一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，屬于煉鋼轉爐渣的綜合利用【技術領域】。其步驟為：轉爐渣預處理，在轉爐煉鋼末期，通過向轉爐內加入助熔劑對轉爐渣進行預處理；轉爐渣風淬處理，通過渣罐車將液態轉爐渣送入風淬處理工位，液態轉爐渣從中間罐流出，再通過拉瓦爾噴嘴噴出的空氣吹散，破碎成顆粒狀；轉爐渣分選處理，磁選后的轉爐渣渣粒進行三級分選；噴砂處理，噴砂處理中的噴嘴包括中心噴嘴和圓周噴嘴，3～5個圓周噴嘴均勻的分布于中心噴嘴的外周，中心噴嘴和圓周噴嘴均為文丘里形噴嘴。本發明的煉鋼轉爐渣作為噴砂磨料使用時，磨料抗破碎性好，有利于回收利用，循環次數達10次，極大降低了噴砂成本。
【專利說明】一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煉鋼轉爐渣的綜合利用【技術領域】，更具體地說，涉及一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法。
【背景技術】
[0002]煉鋼廠每年都產生大量的煉鋼轉爐渣，這些煉鋼轉爐渣成分復雜多變，含有的膠凝性礦物較少且活性較低，所含的f-CaO和MgO易引起安定性不良，使得煉鋼轉爐渣的綜合利用比較困難。數量巨大的煉鋼轉爐渣只有少量被利用，剩余的大多數被堆積起來，不僅占用大量耕地，同時污染大氣和水源，帶來越來越多的環境問題。
[0003]噴砂是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將磨料高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發生變化的處理工藝。由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面達到一定的清潔度和不同的粗糙度，并且工件表面的機械性能得到改善。噴砂也可提高工件的抗疲勞性，增加工件和涂層之間的附著力，延長涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。目前所采用的噴砂磨料主要有:銅爐渣、石英砂、石榴石磨料等。目前，銅爐渣是重要的噴砂磨料，銅爐渣在前幾年能迅速被市場認同的原因，除了自身的性能優越以外，穩定的供應性也是一個重要的因素，但是目前銅爐渣資源已日益緊張，且銅爐渣的價格也較貴，使得噴砂處理成本較大。石英砂主要成分是SiO2，游離硅含量高，會對施工人員和周圍有關人員造成嚴重的健康威脅，因此，許多國家都以法律形式禁止使用石英砂作為噴砂清理用的介質。煉鋼轉爐渣是在高溫熔融狀態下，經過復雜的造渣反應，生成的穩定2Fe0.SiO2.Ca0.Fe0.SiO2.2Ca0.SiO2等鹽類共熔體，沒有游離SiO2,含塵量低，對操作人員的健康和環境影響較小。因此，綜合利用煉鋼轉爐渣不僅具有環保效益，更具重大的經濟效益。
[0004]通過專利檢索，煉鋼轉爐渣作為磨料進行應用的技術方案已有公開，如中國專利申請號:200810038957.X，申請日為:2008-06_13，發明創造名稱為:一種鋼渣除銹磨料的制備方法，該申請案公開了一種鋼渣除銹磨料的制備方法，包括以下步驟:a)將液態高溫鋼渣處理為顆粒狀固體鋼渣原料；b)磁選除鐵；c)進行一次篩分，去除粒徑> 3.5mm的鋼渣顆粒；d)進行二次篩分，去除粒徑< 0.2mm的鋼渣顆粒；e)剩余鋼渣顆粒即為鋼渣除銹磨料。該申請案在一定程度上實現了煉鋼轉爐渣的資源化綜合利用，但是該申請案存在以下問題:I)沒有對轉爐渣成分進行調整，作為噴砂磨料應用時，在強度以及硬度方面都有待進一步改進，尤其需要克服的是轉爐渣作為磨料噴吹后易粉碎的難題；2)該申請案中沒有涉及噴砂處理的工藝，針對處理后的煉鋼轉爐渣作為磨料使用與現有技術中的其他磨料存在很大區別，需要針對煉鋼轉爐渣探索合適的噴砂工藝，才能充分發揮煉鋼轉爐渣的價值。
[0005]天然磨料、工業副產品制成的磨料適合于室外噴砂清理，而且一般都不做回收再利用。因為它們在第一次使用時已被撞擊破碎，變成更細的磨料，不利于產生涂層系統所要求的表面粗糙度，回收和重新處理使用過的磨料所消耗的費用不亞于新磨料的代價，且有可能帶來污染。因此，現有技術中針對煉鋼轉爐渣應用于噴砂處理主要存在以下問題:現有煉鋼轉爐渣應用于噴砂時，其磨料抗破碎性較差，難以回收利用，也就是說不具備一定的循環次數，從而增加了噴砂成本。
【發明內容】
[0006]1.發明要解決的技術問題
[0007]本發明的目的在于克服現有技術中煉鋼轉爐渣作為噴砂磨料使用時抗破碎性較差的問題，提供了一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，采用本發明的技術方案，使得煉鋼轉爐渣得以循環利用，通過工藝的改進使得煉鋼轉爐渣作為磨料使用時抗破碎性增強。
[0008]2.技術方案
[0009]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0010]本發明的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，其步驟為:
[0011]步驟一、轉爐渣預處理
[0012]鋼水在轉爐中冶煉，在轉爐煉鋼末期，通過向轉爐內加入助熔劑對轉爐渣進行預處理，其中:助熔劑的加入量〈3.5kg/噸鋼，助熔劑的成分為CaO和MgO的混合物；預處理調整后轉爐渣包括如下質量百分比的成分:1.87?2.35%A1203、42.51?45.37%Ca0、0.82?0.91%Fe0、ll.83 ?12.95%Mg0、0.51 ?1.78%Μη0、0.78 ?0.91%Ρ、0.09 ?0.18%S、12.34 ?13.59%Si20、23.53 ?24.31%TFe、0.58 ?0.73%f-Ca0 ；
[0013]步驟二、轉爐渣風淬處理
[0014]將步驟一中的液態轉爐渣通過風淬處理，使其碎化:通過渣罐車將液態轉爐渣送入風淬處理工位，液態轉爐渣從中間罐流出，再通過拉瓦爾噴嘴噴出的空氣吹散，破碎成顆粒狀，同時在罩式鍋爐內回收高溫空氣和微粒渣中所散發的熱量并捕集渣粒，其中:拉瓦爾噴嘴噴出的空氣壓力為0.40?0.55MPa，液態轉爐渣的過熱度控制在90?100°C ；
[0015]步驟三、轉爐渣分選處理
[0016]通過磁選機對步驟二中的轉爐渣渣粒進行渣鐵分離操作，將轉爐渣渣粒中的鐵粒從中去除，鐵粒回收后重新用于轉爐冶煉；對磁選后的轉爐渣渣粒進行三級分選，具體如下:一級分選，將轉爐洛洛粒中粒度大于2.5mm的顆粒去除,并將粒度大于2.5mm的顆粒送入球磨機進行破碎，破碎后的轉爐渣再次通過三級分選系統進行轉爐渣顆粒等級分選，去除粒度大于2.5mm的顆粒；二級分選,將通過一級風選的轉爐洛洛粒中粒徑小于0.2mm的顆粒去除，顆粒粒徑小于0.2mm的轉爐渣用于制造水泥；三級分選，將通過一級、二級分選的轉爐渣渣粒進行細化等級，將處理后的轉爐渣渣粒分成顆粒大小不同的四個等級:0.25?0.6mm、0.6 ?1.18mm、1.18 ?1.7mm、1.7 ?2.5mm 四個等級；
[0017]步驟四、噴砂處理
[0018]噴砂處理中的噴嘴包括中心噴嘴和圓周噴嘴，3?5個圓周噴嘴均勻的分布于中心噴嘴的外周,其中:中心噴嘴和圓周噴嘴均為文丘里形噴嘴,文丘里形噴嘴的喉徑為5.0?8.0mm,噴嘴長度為100_?150_ ;噴吹壓力為0.6?0.8MPa,噴射距離為100?200mm,噴射角度為75?85° ;關于磨料的粒徑選擇具體如下:
[0019]針對除銹等級Sal級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25?0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、70%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒；
[0020]針對除銹等級Sa2級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25?0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、70%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒；
[0021]針對除銹等級Sa2.5級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25?0.6mm粒徑的渣粒、70%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒；
[0022]針對除銹等級Sa3級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:70%的0.25?0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒。
[0023]本發明的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，步驟四的噴砂處理中，噴吹壓力為0.7MPa，噴射距離為150mm，噴射角度為80°。
[0024]3.有益效果
[0025]采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0026](I)本發明的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，通過將煉鋼轉爐渣作為噴砂磨料使用，可以大規模利用煉鋼廠的煉鋼轉爐渣，為煉鋼轉爐渣的資源化利用提供了一條新途徑，最大化實現了煉鋼轉爐渣的資源化利用；煉鋼轉爐渣產量巨大，風淬處理后的轉爐渣可以為噴砂行業提供穩定的貨源，與目前常用的噴砂磨料相比，轉爐渣價格更加便宜，且清理質量優良。
[0027](2)本發明的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，通過控制轉爐渣的預處理、轉爐渣風淬處理以及噴砂處理時磨料的粒徑組成，使得本發明的磨料可迅速去除工件表面的氧化鐵皮，改善表面的光潔度，并在工件表面形成一定的粗糙度，提高涂料的附著力。本發明的煉鋼轉爐渣作為噴砂磨料使用時，磨料抗破碎性好，有利于回收利用，循環次數達10次，極大降低了噴砂成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法的工藝流程圖；
[0029]圖2為本發明中中心噴嘴和圓周噴嘴的分布示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。
[0031]實施例1
[0032]如圖1所示，本實施例的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，其步驟為:
[0033]步驟一、轉爐渣預處理:鋼水在轉爐中冶煉，在轉爐煉鋼末期，通過向轉爐內加入助熔劑對轉爐渣進行預處理，本實施例中助熔劑的加入量3.3kg/噸鋼，助熔劑的成分為CaO和MgO的混合物，本實施例中CaO和MgO的質量比為1:1.2 ;預處理調整后轉爐渣包括如下質量百分比的成分均可:1.87?2.35%A1203、42.51?45.37%Ca0、0.82?0.91%FeO、ll.83 ?12.95%Mg0、0.51 ?1.78%Μη0、0.78 ?0.91%Ρ、0.09 ?0.18%S、12.34 ?13.59%Si20、23.53?24.31%TFe、0.58?0.73%f-CaO,本實施例中預處理調整后轉爐渣包括如下質量百分比的成分:1.93%A1203、44.81%Ca0、0.84%FeO、12.45%MgO、1.34%MnO、0.83%P、0.10%S、12.99%Si20、24.02%TFe、0.69%f-CaO 及微量的 TiO2, V2O5 等。通過實踐證明，對轉爐渣預處理進行預處理，并嚴格控制轉爐渣的組分及其比例，對提高磨料抗破碎性具有重要作用， 申請人:在試驗時發現上述轉爐渣的組分對提高磨料的循環次數最好。本實施例的鋼水在轉爐中冶煉中，通過氧槍向轉爐中吹氧氣，開始吹氧冶煉槍位為1600mm，吹氧流量控制為28000Nm3/h,吹氧8min后,提高槍位60mm,同時降低吹氧壓力至0.78MPa,吹氧流量控制為20000Nm3/h，再吹氧時間為4min，冶煉結束后，轉爐出鋼溫度為1695°C。
[0034]步驟二、轉爐渣風淬處理:將步驟一中的液態轉爐渣通過風淬處理，使其碎化:通過渣罐車將液態轉爐渣送入風淬處理工位，液態轉爐渣從中間罐流出，再通過拉瓦爾噴嘴噴出的空氣吹散，破碎成顆粒狀，同時在罩式鍋爐內回收高溫空氣和微粒渣中所散發的熱量并捕集渣粒，其中:拉瓦爾噴嘴噴出的空氣壓力為0.47MPa，液態轉爐渣的過熱度控制在94°C。本實施采用風淬處理后，使得液態轉爐渣得以資源化處理，其硬度為7?8HRC。轉爐渣渣粒外形呈球形，顏色為灰黑色，容重為1915Kg/m3，堆積密度為1.87?1.97g/cm3，通過對轉爐渣渣粒SEM-BEI圖及EDX圖分析看出，本發明的轉爐渣渣粒主要由深灰色鐵鈣相、灰色硅酸鈣和深灰黑色鐵鎂相三種相組成。有上述方法得到的轉爐渣渣粒不僅可以達到作為噴砂磨料的標準，同時可以重復利用，一般可重復利用10次，克服了現有技術中的磨料抗破碎性較差的問題，極大降低了噴砂成本。轉爐渣風淬處理過程可以控制轉爐渣的粒徑，本實施例中通過風淬工藝配合合適的轉爐渣成分，使得轉爐渣能夠達到最佳的粒徑范圍，方便調整轉爐渣的塊狀大小以及轉爐渣的硬度和抗粉碎性。
[0035]步驟三、轉爐渣分選處理:通過磁選機對步驟二中的轉爐渣渣粒進行渣鐵分離操作，將轉爐渣渣粒中的鐵粒從中去除，鐵粒回收后重新用于轉爐冶煉；對磁選后的轉爐渣渣粒進行三級分選，具體如下:一級分選，將轉爐渣渣粒中粒度大于2.5mm的顆粒去除，并將粒度大于2.5mm的顆粒送入球磨機進行破碎，破碎后的轉爐渣再次通過三級分選系統進行轉爐洛顆粒等級分選，去除粒度大于2.5mm的顆粒；二級分選,將通過一級風選的轉爐洛洛粒中粒徑小于0.2mm的顆粒去除,顆粒粒徑小于0.2mm的轉爐洛用于制造水泥；三級分選，將通過一級、二級分選的轉爐渣渣粒進行細化等級，將處理后的轉爐渣渣粒分成顆粒大小不同的四個等級:0.25?0.6臟、0.6?1.18mm.1.18?1.7臟、1.7?2.5臟四個等級。本實施例將轉爐渣渣粒分級處理，是為了優化不同顆粒等級之間的配比，組成最優噴砂磨料，達到最優噴砂處理效果，其具體配比根據噴砂工件要求的除銹等級不同而不同。
[0036]步驟四、噴砂處理:噴砂處理中的噴嘴包括中心噴嘴和圓周噴嘴(如圖2所示)，圖2中(a)為3個圓周噴嘴均勻的分布于中心噴嘴的外周，圖2中(b)為5個圓周噴嘴均勻的分布于中心噴嘴的外周，本實施例中采用的是圖2中(b)的噴嘴結構。其中:中心噴嘴和圓周噴嘴均為文丘里形噴嘴，文丘里形噴嘴的喉徑為6.0mm，噴嘴長度為130mm;噴吹壓力為0.7MPa，噴射距離為150mm，噴射角度為80°，噴吹時間為15s，本實施例使用的噴砂設備的空氣壓縮機最大壓力為1.0MPa，流量最大為0.8m3/min。關于磨料的粒徑選擇具體如下:
[0037]A)針對除銹等級Sal級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25?0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、70%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒；B)針對除銹等級Sa2級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25?0.6mm粒徑的洛粒、10%的0.6?1.18mm粒徑的洛粒、70%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒；C)針對除銹等級Sa2.5級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25?0.6mm粒徑的渣粒、70%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒；D)針對除銹等級Sa3級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:70%的
0.25?0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6?1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18?1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7?2.5mm粒徑的渣粒。
[0038]本實施例的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，通過轉爐冶煉過程控制轉爐渣的成分，并在轉爐冶煉過程中添加助溶劑，從而適當控制轉爐渣流動性，不致轉爐渣中殘存大量金屬，提高合金收得率，同時便于轉爐渣風淬處理。風淬處理過程中，冶煉后液態轉爐渣通過渣罐車送入風淬處理工位，通過拉瓦爾噴嘴噴出的空氣吹散，將液態轉爐渣破碎成顆粒狀，通過控制拉瓦爾噴嘴噴出的空氣壓力和液態轉爐渣的過熱度，來調整轉爐渣的塊狀大小以及轉爐渣的硬度和抗粉碎性。風淬后對轉爐渣分選處理，通過將轉爐渣渣粒分級處理，使得針對工件所需除銹等級的不同而配置不同的顆粒等級配比， 申請人:發現，采用本發明的磨料粒徑配比方案，不僅能夠有效除銹，而且能夠防止噴吹過程中磨料的粉碎，為進一步提高磨料的循環次數提供了基礎，本發明的噴砂磨料循環次數達10次，仍能夠滿足噴砂除銹的要求，從而克服了現有技術中磨料抗破碎性差的技術難題。本發明不僅可以綜合利用冶金轉爐渣，為鋼鐵企業帶來一定的經濟效益，同時可以替代現行磨料，降低噴砂工藝成本。
【權利要求】
1.一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，其步驟為: 步驟一、轉爐渣預處理 鋼水在轉爐中冶煉，在轉爐煉鋼末期，通過向轉爐內加入助熔劑對轉爐渣進行預處理，其中:助熔劑的加入量〈3.5kg/噸鋼，助熔劑的成分為CaO和MgO的混合物；預處理調整后轉爐渣包括如下質量百分比的成分:1.87~2.35%A1203、42.51~45.37%Ca0、0.82~0.91%Fe0、ll.83 ~12.95%Mg0、0.51 ~1.78%Μη0、0.78 ~0.91%Ρ、0.09 ~0.18%S、12.34 ~13.59%Si20、23.53 ~24.31%TFe、0.58 ~0.73%f-Ca0 ； 步驟二、轉爐渣風淬處理 將步驟一中的液態轉爐渣通過風淬處理，使其碎化:通過渣罐車將液態轉爐渣送入風淬處理工位，液態轉爐渣從中間罐流出，再通過拉瓦爾噴嘴噴出的空氣吹散，破碎成顆粒狀，同時在罩式鍋爐內回收高溫空氣和微粒渣中所散發的熱量并捕集渣粒，其中:拉瓦爾噴嘴噴出的空氣壓力為0.40~0.55MPa，液態轉爐渣的過熱度控制在90~100°C ； 步驟三、轉爐渣分選處理 通過磁選機對步驟二中的轉爐渣渣粒進行渣鐵分離操作，將轉爐渣渣粒中的鐵粒從中去除，鐵粒回收后重新用于轉爐冶煉；對磁選后的轉爐渣渣粒進行三級分選，具體如下:一級分選，將轉爐洛洛粒中粒度大于2.5mm的顆粒去除，并將粒度大于2.5mm的顆粒送入球磨機進行破碎，破碎后的轉爐渣再次通過三級分選系統進行轉爐渣顆粒等級分選，去除粒度大于2.5mm的顆粒；二級分選,將通過一級風選的轉爐洛洛粒中粒徑小于0.2mm的顆粒去除，顆粒粒徑小于0.2mm的轉爐渣用于制造水泥；三級分選，將通過一級、二級分選的轉爐渣渣粒進行細化等級，將處理后的轉爐渣渣粒分成顆粒大小不同的四個等級:0.25~0.6mm、0.6 ~1.18mm、1.18 ~1.7mm、1.7 ~2.5mm 四個等級； 步驟四、噴砂處理 噴砂處理中的噴嘴包括中心噴嘴和圓周噴嘴，3~5個圓周噴嘴均勻的分布于中心噴嘴的外周，其中:中心噴嘴和圓周噴嘴均為文丘里形噴嘴，文丘里形噴嘴的喉徑為5.0~8.0mm,噴嘴長度為10Omm~150_ ;噴吹壓力為0.6~0.8MPa,噴射距離為100~200mm,噴射角度為75~85° ;關于磨料的粒徑選擇具體如下: 針對除銹等級Sal級的工件,表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25~0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6~1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18~1.7mm粒徑的渣粒、70%的1.7~2.5mm粒徑的洛粒； 針對除銹等級Sa2級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25~0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6~1.18mm粒徑的渣粒、70%的1.18~1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7~2.5mm粒徑的洛粒； 針對除銹等級Sa2.5級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:10%的0.25~0.6mm粒徑的渣粒、70%的0.6~1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18~1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7~2.5mm粒徑的渣粒； 針對除銹等級Sa3級的工件，表面噴吹時的磨料質量百分比組成如下:70%的0.25~0.6mm粒徑的渣粒、10%的0.6~1.18mm粒徑的渣粒、10%的1.18~1.7mm粒徑的渣粒、10%的1.7~2.5mm粒徑的禮:粒。
2.根據權利要求1或2所述的一種利用煉鋼轉爐渣對工件表面進行噴砂處理的方法，其特征在于:步驟四的噴砂處理中，噴吹壓力為0.7MPa，噴射距離為150mm，噴射角度為80。。
【文檔編號】C21B3/06GK103707204SQ201310670511
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】周俐, 常立忠, 王海軍, 丁陳來 申請人:安徽工業大學