专利名称：处理钢厂炉渣的方法、设备及由此获得的炉渣的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理装在罐中的液态钢厂炉渣的方法，以及处理用的设备。
钢厂炉渣是在钢水包或转炉中炼钢时产生的，与高炉炉渣在粒化和冷却后用于建筑物的情况不同，钢厂炉渣用作化肥，因为其中磷酸盐的含量特别丰富，磷酸盐来自钢的脱磷处理。高炉炉渣可以随着它的生成而进行连续处理，但钢厂炉渣的生成是断续的，而且数量很大，不能用与处理高炉炉渣同样的方法和采用现有的设备来冷却和粒化。
将浮在钢水包或转炉中钢水表面上的炼钢炉渣，排入一个在炼钢过程末尾的罐中。接着，炉渣随罐一起输送到堆场或贮存场，炉渣在那里冷却成块状。炉渣在户外冷却后，再将其粉碎成能用作化肥的细粉末状，一般通称为Thomas炉渣。为了便于使用此种炉渣，也可以将粉末转变成颗粒。
处理已冷却的炉渣，特别是在粉碎炉渣时，会生成巨大量并非常难以控制的粉尘。这一涉及环境保护的日益紧迫的问题，促使专家们在水中进行冷却和粒化炉渣的试验，采用处理高炉炉渣的方式。可惜，这些试验都失败了，因为钢厂炉渣是间断生成的，因而必然要在处理之前先将它们贮存在罐或桶内。这些试验包括逐渐倾斜罐，将熔融的炉渣从罐的上边缘倒在粒化设备上，熔融炉渣流在此粒化设备中受到粒化水的作用。这些试验并没有被投入实用，因为它不可能避免激烈的爆炸，这种爆炸可归因于水的瞬时汽化和体积的迅速改变，再加上炉渣被不规则地倾倒，更何况炉渣中还可能会有糊状或固体状炉渣块或甚至钢块，因而更促进了这种爆炸。
本发明的目的是提出一种处理钢厂炉渣的新方法和新设备，它能允许炉渣湿粒化而没有爆炸的危险。
为了达到这一目的，本发明提出的方法包括使炉渣经在罐底的出渣口流出，通过连续检测罐的重量来确定炉渣的流量，以及将一股或多股粒化用水流射向从罐内流出的炉渣流，喷射水的流量可根据炉渣流量加以调整。
与上面所介绍的试验相比，本发明提供的方法可更好地控制流动。一方面，这里的流量很显然是由出渣口横截面积决定的，与从钢水桶上缘倾倒时的随机的流量不同。另一方面，连续地对罐称重，可以通过观察其重量的减少监测出炉渣的流量，从而可以根据炉渣流量来调节粒化水的水量。对流动的这种控制还可利用照相设备进一步改进。
本发明还提供了一种实施此方法的设备，它的特征是在罐壁的底部设一出渣口，设有罐的称重装置，有一个关闭出渣口的装置，有一个操纵上述装置，使之在关闭位置和离开出渣口的打开位置之间移动的操作机构，以及有一个打开出渣口的装置，它能经出渣口插入，使炉渣开始流动。
用于关闭和打开出渣口的装置装在臂上，臂可绕其枢轴转动地装在罐的壁上，臂上受有弹簧力的作用，弹簧保证臂既可定位在停放位置，也可定位在工作位置。出渣口的关闭装置包括一个插塞，打开装置包括一根棒，插塞和棒在轴上布置成“V”形，该轴可在支架中转动，支架固定在旋转臂上，操纵机构用于转动此旋转臂使得当臂处于工作位置时，该转动可将插塞或将棒移到沿出渣口轴线方向的角向工作位置。
插塞和棒的角向工作位置最好用两个止动件和一个弹簧来确定，弹簧被压缩在支架和与轴固定在一起的旋臂之间，使插塞和棒能在弹簧的作用下，并通过使旋臂分别倚靠在它们相应的止动件上，保持它们的工作位置。
止动作的位置最好是可调的，以便调整插塞和棒的角向工作位置。
操作机构最好装在一个可移动的托架上，托架可沿靠近罐的框架滑动，操作机构包括第一个操纵臂和第二个操纵臂，第一个操纵臂配备有一个液压夹钳，并可在第一个油罐驱动下绕枢轴转动，夹钳用来与通过枢轴装在罐上的臂连接;第二个操纵臂在第二个油缸驱动下可绕其支点转动，以便驱动关闭出渣口用的插塞和开放用的棒。
插塞和棒的轴可以与一个曲柄固定在一起，曲柄相对于轴是偏心的，它能插在位于第二个操纵臂末端的叉中。
罐的称重装置可仅仅由一个或多个重量传感器组成，在出渣口打开前将罐放在它们上面。
应该指出，所提供的方法并不需要特殊的罐，实施这一方法可采用现有的罐。只要在罐壁底部打一小孔，并在此出渣口上方将关闭和打开出渣口的装置固定在罐上就足够了。
其它的一些具体特征可从下面对附图所示的实施例的说明中看出。其中
图1为带有处于关闭位置的流动控制装置的罐的局部垂直剖面图;
图2为与图1类似的剖面图，此时流动控制装置处于打开位置;
图3为控制装置主要部分的放大侧视图，其中，关闭用插塞处于工作位置;
图4为与图3类似的视图，但开启棒处于工作位置;
图5为出渣口和关闭用插塞详细结构的轴向剖面图;以及图6和7为表示操作机构处于两种不同位置的示意图。
实施本发明方法的设备，主要包括如图1至5所示的控制装置，以及如图6及图7所示操作这一控制装置的机构。
为实施本发明提出的使钢厂炉渣进行粒化的方法，在接纳来自转炉或钢水包的炉渣的罐12的壁14上，设有出渣口10。为了操纵出渣口10，在壁14的外表面，出渣口10的上方，装设控制装置16。下面结合图1至5对此控制装置做详细说明。
装置16主要包括一个关闭或打开出渣口10的装置18，它装在支架22上，支架22固定在臂24的下端，臂24的中央部分安装在两个焊接或用螺栓固定在罐12壁14上的托架26之间。螺旋弹簧28被压缩在臂24的上部和支撑30之间，支撑30固定在罐12的壁14上。弹簧28和臂24之间的连接位置应这样来选择，即在图1的情况下，弹簧28作用在臂24上，使之绕枢轴作顺时针方向转动，从而保持该装置处于使出渣口10关闭的状态。
旋转臂24有一中央分支32，在它的末端设有横杆34，横杆可以接受后面将结合图6和7介绍的操作机构的作用。操作机构用于使臂24绕其枢轴转动，使之从图1所示的工作位置或关闭位置，转到如图2所示离开出渣口10的停放位置，反之亦然。
如图1和2所示，弹簧28既能使装置稳定在工作位置，亦能使之稳定在停放位置。事实上，当为了将装置从图1所示的位置移向图2所示的位置而使臂24绕其枢轴转动时，首先克服弹簧28力的作用，到达一个相应于死点的中间位置，此时，弹簧轴线与一条通过臂24枢轴的轴线和弹簧28在支撑30上的固定点中心的假想线相一致。从中间位置起，转向图2所示位置的最终旋转阶段，则在弹簧28的作用下进行，而且，弹簧足以强有力地使装置维持在图2所示的位置上。臂24从图2位置向图1位置的转动同样分两个阶段进行，首先是克服弹簧28力的作用，接着从死点起在弹簧28作用下动作。
现结合图3至5对装置18作进一步详细说明。此装置主要包括关闭图1中出渣口10的插塞36和棒38，棒38可经出渣出口10插入，以便促使炉渣开始流动。插塞36和棒38都可用高熔点钢制成，它们彼此固定并相互布置成“V”形。插塞36和棒38由两个轴颈或一根轴40支承，轴40可旋转地装在构成支架22的两块平行的板42、44之中，支架22则固定在旋转臂24上。转轴40的一端与在板42或40之一的外部的套管46相固定，套管46相对于轴40的轴线是偏心的并相对于轴40构成一个曲柄。借助于这一曲柄46，使轴40可在操作机构的驱动下绕其轴线转动，并将插塞36定位在如图3所示的工作状态，或使棒38定位在图4所示的工作位置，反之亦然。如图5更详细地表示的那样，出渣口10是通过插塞36上的截锥体36a和板48之间的共同接触来保证关闭的，板48用螺钉固定在确定出渣口16的接头49上，板上设有一个与截锥体36a互补的密封面。这样的结构是为了可以更换被磨损的板48，而不必去修理接头49。此外，它还可以提供具有不同口径的板48，以便在必要时改变炉渣流量。
最好通过弹簧50来使插塞36稳固地定位在图3所示的工作位置，和使棒38稳固地定位在图4所示的工作位置上。弹簧50的作用与图1和2中的弹簧28类似。受压缩的弹簧50套在导杆52上，导杆52一端铰接在支撑54上，支撑54固定在支架22上;另一端铰接在与插塞36和棒38固定在一起的双向旋臂56上。在曲柄46作用下，插塞36和棒38的旋转幅度由两个止动件58和60来限定，止动件58和60固定在支架22的板42、44之一上，并与双向旋臂56配合工作。止动件58和60最好做成可通过调节螺纹进行调整，以便在必要时调整或改变插塞36和棒38的角向位置。在图3的情况下，弹簧50保持旋臂56倚靠在止动件58上，以保证插塞36有稳定的方向;而按照图4的状态，弹簧50保持旋臂倚靠在止动件60上，以保证棒38有稳定的方向。在曲柄46的作用下，从图3所示的状态转为图4所示的状态，或反之，其过程均可分成两个阶段，首先要克服弹簧50力的作用，直至使弹簧50处于与轴40的旋转轴线构成一直线的死点;之后，在弹簧50作用下直到停靠在两个止动件58、60之一上为止。
图6和7用图解概略表示驱动旋转臂24和曲柄46的操作机构。托架60悬挂在框架62上，并能在图上未表示的马达驱动下，沿垂直于图纸平面方向在框架62上滑动。另一个操纵臂64铰接在60的一端，从而能在液压油缸66作用下，绕水平轴线在一个垂直平面内转动，此液压油缸66设在托架60和臂64之间。操纵臂64的末端，设计成由钳口70构成的夹钳68，钳口70可在油缸72作用下，相对于臂64的轴线转动，油缸72装在臂64和钳口70之间。图6中的夹钳68处于合拢状态。夹钳68的张开是通过油缸72回缩，使可活动的钳口70按三角学关系转动获得的。
在图6中被油缸72局部遮掩的第二个操纵臂74，在图7中可以看得很清楚，它以类似的方式，可转动地装在托架60上，使之能在油缸76作用下，在一个垂直平面内上下摆动，油缸76装在臂74和托架60之间。操纵臂74的自由端设计成叉78的形状。
下面来说明排空罐12内炉渣的设备的工作情况，炉渣来自冶金浇包或转炉。装有液态炉渣的罐12用传统的运输工具送到紧挨着图6和7所示操作设备的排渣场，在这一设备的下面，是用于使高炉炉渣粒化的那种类型的炉渣处理站，最好是一种按照美国专利4289519号的设备，它包括使炉渣在喷射水流中凝固的粒化头，接着有一个过滤已粒化了的炉渣的工作站。罐12被置在平台80上(见图1)，平台80支承在负载传感器或重量传感器上，传感器能不断提供罐及其内盛物重量的数据。
在罐的运输过程中，关闭用的插塞36当然应当处于图1中的位置，它在弹簧28压力作用下保持该处的密封。当罐12被置于平台80上之后，夹钳68(见图6)被油缸72张开，托架60垂直于图纸平面移动，将两个操纵臂64和74置于图7所示的位置。机构移动的目的是企图使打开的夹钳68抓住旋转臂24上的横杆34，一旦处于正确的位置，夹钳68立即被油缸72重新合拢。
下一个阶段是驱动油缸66，将操纵臂64从图6所示位置提升到图7所示位置，从而使旋转臂24绕其枢轴轴线转到图2所示位置，在这一过程中，首先克服弹簧28的作用力，之后则在弹簧28力的作用下完成。这一运动还使曲柄46与操纵臂74的叉78相啮合。
这一操作打开了出渣口10，却未必能立即流出炉渣，因为很可能在出渣口10的区域有一层硬化或凝固的炉渣，它们阻塞了出渣口的通道。如果发生这种情况，就有必要用棒38去捅开被阻塞物堵塞的出渣口10。为此目的，油缸76使操纵臂74向上抬起，并因此操纵曲柄46动作，其结果是造成轴40按三角学的关系转动，使插塞36与棒38组件从图3所示位置转动图4所示的位置。
接着，在油缸66作用下，使操纵臂64下降，再回到图6所示的位置，以便驱动旋转臂24，使棒38插入出渣口10，以疏通出渣口和使液态炉渣开始流动。一旦流动开始，臂64应立即升起，其目的是将该装置移到图2所示的远离炉渣流的地方。
从这时起，液态炉渣可以畅通地流入粒化设备中去，例如可以是欧洲专利0082279号中所介绍的那种类型的粒化设备，在这一设备中，炉渣在强力喷射水流作用下粉碎和固化。如在该专利中所介绍的，粒化水量可以根据炉渣流量进行调整，炉渣流量可根据罐重量的减少来测出。除了检测罐重量外，也可以通过电视摄象机用肉眼对流动进行直接监测。
在粒化设备中，还可以通过粒化水流的喷射能量来影响颗粒尺寸。
与现有技术相比，本发明的方法可以取消粉碎和捣碎炉渣的工序，并能防止放出大量粉尘。另一方面，如果工艺过程是在带抽气盖的密闭腔室内进行的，那么液态炉渣粒化时放出的蒸汽很容易回收，由于具有影响固化炉渣粒度的能力，所以甚至可以考虑将炉渣颗粒直接制成可用作化肥的状态。
当罐12内盛放的物体被排空后，油缸76驱动操纵臂74，使支架22顺时针方向翻转，因此，关闭用的插塞36进入其如图3所示的工作位置。接着，操纵臂64动作，以便如图1所示重新关闭出渣口10。然后操作机构必顺与托架60一起撤出，避让出罐12，并能将罐从排渣场移开。
权利要求
1.处理装在罐中呈液态的钢厂炉渣的方法，其特征为使炉渣经过罐底的出渣口流出，炉渣的流量通过连续检测罐的重量来确定，以及，将一股或多股粒化用喷射水流喷射在从罐内流出的炉渣流上，喷射水的流量可根据炉渣的流量进行调整。
2.实施按照权利要求1所述方法的设备，包括一个装熔融炉渣的罐(12)，其特征为有罐(12)的称重装置，在罐(12)壁(14)底部设出渣口(10)，有一个出渣口(10)的关闭装置，有一个操纵上述装置使之在工作位置和离开出渣口(10)的停放位置之间运动的操作机构，以及，有一个打开出渣口(10)的装置，它能通过出渣口插入，使炉渣开始流动。
3.按照权利要求2所述之设备，其特征为关闭和打开出渣口(10)的装置(18)装在臂(24)上，臂(24)可绕其枢轴转动地装在罐(12)的壁(14)上，臂(24)受弹簧(28)力的作用，弹簧(28)保证臂(24)既可定位在停放位置也可定位在工作位置。
4.按照权利要求3所述之设备，其特征为出渣口(10)的关闭装置包括一个插塞(36)，而打开装置包括一根棒(38)，插塞(36)和棒(38)在轴(40)上布置成“V”形，轴(40)可在支架(22)中转动，支架(22)固定在旋转臂(24)上，操作机构用于使轴(40)转动，当臂(24)处于工作位置时，轴(40)的转动可将插塞(36)或将棒(38)移到沿出渣口(10)轴线方向的角向工作位置。
5.按照权利要求4所述之设备，其特征为有两个止动件(58、60)，用于确定插塞(36)和棒(38)的角向工作位置，弹簧(50)被压缩在支架(22)和旋臂(56)之间，旋臂(56)与轴(40)固定在一起，使得在弹簧(50)的作用下，并通过使旋臂分别倚靠在它们的止动件(58、60)上，而将插塞(36)和棒(38)保持在它们的工作位置上。
6.按照权利要求5所述之设备，其特征为止动件(58、60)的位置是可调的，以便调整插塞(36)和棒(38)的角向工作位置。
7.按照权利要求2所述之设备，其特征为操作机构装在一个可移动的托架(60)上，托架可沿靠近罐(12)的框架(62)滑动，操作机构包括第一个操纵臂(64)和第二个操纵臂(74)，前者配备有一个液压夹钳(68)，并可在第一个油缸(66)驱动下绕枢轴转动，夹钳(68)用来与通过枢轴装在罐(12)上的臂(24)连接，第二个操作臂(74)在第二个油缸(76)驱动下可绕其支点转动，以便驱动关闭出渣口(10)用的插塞(36)和打开用的棒(38)。
8.按照权利要求4或7所述之设备，其特征为插塞(36)和棒(38)的轴(40)与曲柄(46)固定在一起，曲柄(46)相对于轴(40)的轴线是偏心的，当关闭装置(18)处于停放位置时，曲柄(46)能插入位于第二个操纵臂(74)末端的叉(78)中。
9.按照权利要求2所述之设备，其特征为称重装置由重量传感器组成，在出渣口打开前将罐放在重量传感器上面。
10.利用权利要求1所述的方法获得的炉渣。
全文摘要
本发明提供处理装在罐中的钢厂炉渣的方法和设备，它能使炉渣湿粒化而无爆炸危险。炉渣通过罐底的出渣口流出，其流量根据连续检测罐的重量来确定。一股或多股粒化用喷射水流喷在从罐流出的炉渣流上，水流量可根据炉渣流量调整。此设备包括盛熔融炉渣的罐，罐带有称重装置、出渣口、出渣口的关闭装置、操纵此装置使它在工作位置和离开出渣口的停放位置之间移动的操作机构、以及出渣口的打开装置，打开装置可插入出渣口，使炉渣开始流动。
文档编号F27D3/14GK1064706SQ92101210
公开日1992年9月23日 申请日期1992年2月29日 优先权日1991年3月1日
发明者斯托姆普·胡伯特, 索尔维·马克, 斐特勒·阿尔伯特 申请人:保罗·伍尔恩公司