硅锰渣水淬设备冲渣槽设计要点

南江

(西安鹏远冶金设备有限公司)

摘要：硅锰渣水淬设备作为一个阶段性连续工作的炉前设备，冲渣槽的结构是整套水淬设备的关键一环，其结构的可靠稳定性对整套水淬设备的工作起着关键性的作用，选用合适的冲渣槽结构，可减少设备的维修频度，提高经济效益。

关键词：冲渣槽；复合脱氧剂；水淬；溜渣槽；冲渣槽

1  前言

硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。锰硅合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。

硅锰合金的生产工艺中，硅锰渣是合金生产时产生的固体废渣，传统处理方法为水淬处理，经过水淬处理后，废渣形成水淬渣，水淬渣是一种表面粗糙多孔，质地轻脆，容易破碎的粒状渣。冲渣槽作为冲渣过程中热交换与高速水渣流冲击，酸性蒸汽的一个重要的工艺设备，其工作的稳定性，可靠性，对整套设备的正常运行有极其重要的作用。

2  硅锰渣水淬设备配置

硅锰渣水淬设备作为一个阶段性连续工作的炉前设备，是硅锰合金与硅锰渣分离并及时处理成一种可回收固废的重要工艺步骤，其主要由渣罐，溜渣槽，喷嘴，冲渣槽，蒸汽烟囱，集渣坑等组成（见图）。工艺过程描述：从硅锰炉出铁口出来铁水收集到铁水包中，因合金比重大于渣的比重，渣液分离上浮，溢流到渣罐，经溜渣槽与高速水流混合进入冲渣槽，冲渣槽设有罩板，防止蒸汽飘逸车间造成污染，高位蒸汽烟囱具有一定抽力，适当降低蒸汽温度。水淬后的渣与水收集到集渣坑中。在这一工艺过程中，冲渣槽的工况条件是最复杂的，高速渣液混合体对冲渣槽的冲刷使其维修频繁，故选用合适的冲渣槽结构特别重要。

1集渣坑2蒸汽烟囱3冲渣槽4溜渣槽5喷嘴6渣罐7铁水包

3  冲渣槽设计所需的主要参数确定

冲渣槽过流面积；冲渣槽长度；冲渣槽坡度

a) 冲渣槽过流面积的确定

冲渣槽截面(过流)面积的大小，是由硅锰渣量与水淬渣所需水量共同确定的。

1硅锰渣量的确定

中高碳硅锰合金的每炉的出炉量，其合金与渣的比例为1:2，知道了渣量的多少，就可确定所需水淬量。

2水淬水量的确定

硅锰渣由高温液体结构变成多孔粒渣固态状，期间经过三个状态热交换，高温液态变低温液态，相变，固态温度变化，热交换过程比较复杂，期间又有大量蒸汽产生，蒸汽量较难测定，通常根据实践确定硅锰渣与所需水淬量，硅锰渣：水淬量=1:10,。喷嘴喷出速度8-15m/s

3冲渣槽的坡度

冲渣槽的坡度由水池与渣罐的位置和标高确定，但最小坡度不得小于3%，进入水池前5米左右的坡度可减低到1%-2%，以减小流速，利于渣尽快沉淀。

4  冲渣槽常见结构及特点

    冲渣槽的结构常见的V型与半圆形两种结构。外侧为型钢型材结构，内侧为耐磨层，材料耐磨铸铁，冲渣槽的断面结构（见图），同样的过流面积，圆形的内层耐磨材料比V型的节约材料。V型的抗弯截面模量大，支架数量可适当减小。

半圆型结构                             V形结构

半圆形各处断面流速均匀，渣沉积量小，V圆形各处断面流速不均匀，中心区域流速大，靠近转角区域流速慢，渣沉积量相对较大；

5  冲渣槽盖与蒸汽烟囱确定

冲渣槽盖用于防止水淬过程蒸汽外溢，水淬过程蒸汽产生的过程急促，短时间蒸汽量极大，根据实践其面积大小一般与大小一致，蒸汽烟囱截面面积与冲渣槽及盖面积和一致，高度高于出口处相邻最高建筑物3米。