钢渣热焖炉的变形原因分析与改进措施
一、转炉钢渣处理方法简介
转炉钢渣处理方法有自然风化法、热泼法、热焖法、水淬法（滚筒法）。
自然风化法为最原始的处理方法，将钢渣堆积成钢渣山，由于该方法占地面积大，粉尘污染严重，通过自然风化，处理周期长（需要数年时间），渣铁分离不彻底，现今已完全淘汰。
热泼法在自然风化法的基础上有了进一步的改进，利用钢渣富含氧化钙、潜热等特点，通过对其泼水使氧化钙反应膨胀继而使渣铁分离。虽然该处理方法仍然有占地面积大，粉尘污染严重，处理周期长（处理周期需要二十天左右），渣铁分离不理想的弊端，但热泼处理不需要厂房及大型起重设备，投资少，至今仍有部分钢厂采用。
热焖法借鉴了热泼法的原理，并在此基础上改进，在特制的焖罐炉内人为控制了钢渣的温度、块度，控制了喷水的量并做到了均衡喷水，达到了渣铁分离比较完全的效果。至此解决了钢渣处理占地面积大，粉尘污染严重，处理周期长，渣铁分离不彻底的瓶颈，取得了较大的经济效益及环保效益。但热焖处理需要厂房、大型起重设备、焖罐炉等设备设施，投资及运行成本均相对增加。
水淬法（滚筒法）的优点是占地面积小，生产过程基本无污染，渣铁分离比较彻底。但水淬法处理钢渣存在较大的缺陷：其一，难以确保生产安全，如转炉钢渣中含有钢水，则极易发生激烈爆炸；其二，该方法只能处理全液态的钢渣，固态钢渣不能处理，钢渣从转炉内倒出后难以确保其不产生少量的凝固，处理量大约只能占总渣量的60%左右；其三，该工艺投资及运行成本较大。
二、转炉钢渣热焖工艺发展历程
转炉钢渣热焖工艺系湖南涟钢环保科技有限公司（原涟钢钢渣公司）1993年在热泼工艺的基础上研发，1994年建成焖罐炉并投产使用。涟钢焖罐炉设备设施一期共6座炉子，达到年处理钢渣30万吨的规模，在全国同行列属于首次研发成功，二期2004年9月建成投产，共5座炉子，年处理能力30万吨，迄今为止，涟钢环保科技公司已有60万吨钢渣处理能力，正好处理450万吨钢产量产生的钢渣。随后在全国同行列中得到推广应用。到目前为止，全国另有十多家大中型钢铁企业采用热焖工艺处理转炉钢渣，如：山西太钢，山西邢台钢厂，河北天铁，广东韶钢，河北敬业集团，山东济南钢厂，江西新余钢厂，河南舞阳钢厂，重庆钢厂等（其中部分在建）。
三、转炉钢渣热焖流程
转炉钢渣热焖流程：1、采用专用运输车辆将装有钢渣的渣罐从转炉炼钢厂运到钢渣热焖厂房内，再使用行车吊装进行翻罐操作，将渣罐中钢渣倾倒置入规定的翻渣区域；2、使用行车将红热状态的固态钢渣（不能含液态）装入焖罐炉，并使用挖掘机将钢渣表层耙平，确保布料均衡，装入量为焖罐炉有效容积的80%左右，盖好焖罐炉盖，连接好水管；3、喷水操作，喷水操作分次分阶段进行，根据装入钢渣的温度、块度调整喷水的量及喷水的次数，即要保证所有钢渣均能够与水结合并膨胀粉化，又要保证喷水量细小均衡，防止大量的水在短时间内与钢渣接触造成钢渣激冷失去潜热，无法完成粉化过程，喷水操作一般分三到四次，总喷水量根据入炉钢渣的块度、温度调节，一般每吨渣喷水0.5立方左右。转炉钢渣热焖完成后，使用挖掘机将钢渣挖出。并将钢渣送入料仓进入皮带磁选系统。一个热焖周期约 12小时。
四、热焖炉的结构
转炉钢渣热焖工艺经过十多年的应用，具有许多的优点，总体上是成功可行的，但在具体细节上存在需要进一步研究的问题。目前我们采用的热焖炉结构：
1、内层为钢板焊接制作的炉体和连体焊接的水封槽，钢板焊接制作的炉盖，炉体容积内部尺寸（长×宽×高）为4.8m×4,8m×4,33,6m＝91m3,炉壁采用20mm钢板，其外侧水平方向按0.68m间距、垂直方向按0.8m间距采用20b热轧工字钢作为加强筋板，四角内侧焊接R120圆弧15mm钢板。
2、外层为300mm厚的耐热钢筋混凝土。
3、中间层净空为250mm间距，充填隔热水渣。
五、热焖炉的运行情况
这种结构的热焖炉炉体使用约3个月，四周墙体平面钢板逐渐向容积内凸出，发生较大变形，影响热焖炉使用寿命，维修成本高，从每次检修情况来看，外层的耐热钢筋混凝土完好无损。因炉体变形而引起水封槽变形，炉盖盖不到位，导致水封槽密封效果差，焖炉喷水产生的蒸汽无法通过排汽管外排，大部分蒸汽都积聚在厂房内，加之炉体与炉盖之间的安全钢丝绳扣不到位，严重影响生产作业的安全，影响钢渣的热焖粉化效果。
其他钢厂热焖炉情况：外层为耐热钢筋混凝土；在耐热钢筋混凝土上先预埋预制件，在预制件上焊接安装活扣支撑轨道钢，在轨道钢上安装可拆装的铸钢板作为内衬；水封槽直接安装在耐热钢筋混凝土，采用钢板焊接制作的炉盖。经过运行使用后，问题较为严重：铸钢板内衬和轨道钢变形，预制件从耐热钢筋混凝土中被拔出，耐热钢筋混凝土框架被严重破坏，最终致使热焖炉无法再继续进行生产。
六、变形原因分析
热焖炉内装入钢渣温度约800℃，块度大的约1.2米左右，导致四角有较多空间装不了高温钢渣，这就出现了热焖炉炉体四角结构强度高而接触温度低，四面平面钢板结构强度低而中间部位接触温度高。根据机械设计手册，碳钢20--700℃的线热膨胀系数α1为14.7~15×10-6×℃-1 ，经计算四面平面钢板水平方向膨胀量约为57mm，垂直方向膨胀量约为51（43）mm。因中间层充填隔热水渣四面平面钢板水平方向膨胀量向两端无法延伸，只能向容积内凸起变形；垂直方向因四角受热膨胀量要少得多，制约四面平面钢板垂直方向向上的膨胀延伸量，也只能向容积内凸起变形。中间层充填隔热水渣又不断下沉补充四面平面钢板凸起变形后中间层内的空间。在喷水热焖过程中，温度急剧下降，中间层充填隔热水渣制约凸起变形量无法收缩复原，如此累积作用，凸起变形越来越严重，致使四面平面钢板的结构强度越来越低，最后结果导致在喷水热焖过程中，温度急剧下降四面平面钢板因收缩而出严重的收缩裂缝。最终造成热焖炉严重变形，危及到安全生产。
七、改进措施
1、内层为钢板焊接制作的炉体容积内部尺寸改为（直径×高）φ6.5m×4,33,6m=131 m3 ，上部预留400mm高度安装异径φ7.4m×φ6.5m×400mm可拆装的活动保护扳，以防钢渣落入中间层；连体焊接的水封槽改建在外层耐热钢筋混凝土上。
2、外层为300mm厚的耐热钢筋混凝土。
3、中间层净空为250mm间距，不再充填隔热水渣。
实现炉体四周墙体结构一致，装入高温钢渣后传热温度也较为一致，垂直方向和水平方向热胀冷缩不受制约，可自由释放热胀冷缩，相应产生的变形量将大幅度降低，从而大幅度延长了热焖炉的使用寿命。
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