渣包

無論是黑色冶金企業還是有色冶金企業，都會產生大量高温液態爐渣，絕大多數企業使用渣包（或叫渣罐）裝載、處理爐渣。焊接渣包技術誕生前，用户使用鑄造渣包處理爐渣。鑄造過程會給人身造成較大危害，同時排放大量粉塵、廢氣、廢砂等，對周圍環境造成嚴重污染，並且鑄造行業能源消耗是機械行業的4倍，鑄造屬於高污染、高能耗產業，不符合國家節能減排、可持續發展的產業政策。焊接渣包誕生後，與鑄造渣包相比，體現出質量穩定、維修率低、焊接性好、性價比高等顯著優勢 ^[1]  。

焊接渣包發展歷史較短，寶鋼和上海寶鋼冶金建設公司於2008年聯合研製出了焊接渣包，在寶鋼進行了工業應用。從上海寶鋼冶金建設公司中分立出來的中冶寶鋼技術服務有限公司多年來持續從事焊接渣包系列產品的研發，並逐漸開發出多個種類的系列焊接渣包產品，投入應用後，體現出質量可靠、性價比高等特點，從而被國內廣大黑色冶金、有色冶金用户普遍認可。焊接渣包按結構特點主要分為平底焊接渣包、球底焊接渣包、多邊形焊接渣包、異形焊接渣包、帶溜嘴和吊具的銅琉（或粗銅）包5類，應用於不同的工藝，承接不同介質。其中，在銅渣緩冷工藝中，由於爐渣處理時間較長，渣包需求量也較大。

（1）平底焊接渣包的筒體呈倒圓錐台形狀，外壁佈置一定數量環板以及豎向筋板，整體呈完整網格結構，容積、裝載量較大，渣包連同爐渣載荷可達150 t。

（2）球底焊接渣包的包底採用球缺結構，外壁根據用户需求可選擇加裝冷卻部件，滿足部分用户加快渣包冷卻的需要。

（3）多邊形焊接渣包的包體採用多邊形結構，由6～10片鋼板拼接而成，包體截面呈倒梯形，製作的渣包容積較大，但由於包體焊縫比常規渣包多，應用中包體焊縫容易開裂，並且爐渣容易在包體內壁粘結。多邊形焊接渣包承接過轉爐渣，往滾筒內倒運，但目前已很少使用。

（4）異形焊接渣包的筒體截面特殊，用於滿足用户容積、現場空間尺寸等特殊要求。中冶寶鋼技術服務有限公司為國內外用户成功開發了兩種異形焊接渣包，全部採用特製優質低合金鋼板焊接而成。

（5）帶溜嘴和吊具的銅琉（或粗銅）包是為適應銅冶煉中間產品倒運而開發的一種焊接式高温設備，其配置傾翻吊具以及溜嘴 ^[1]  。

1 防變形的焊接渣包整體結構設計

由於渣包承載的是高温介質，温度高達1 250～1 600 ℃，渣包連同爐渣載荷可達150 t，在吊運過程中，渣包同時承受熱應力、機械載荷，因此，要求焊接渣包的結構強度必須能夠承受額定載荷。採用整體網格結構分散熱量及耦合應力，同時，耳軸與渣包採用機械連接，保證焊接渣包整體結構強度滿足使用要求。

2 選用高強度材料

根據用户的現場工況要求，專門訂製高強度合金材料，並使其具備合適的焊接性能，是焊接渣包具有高品質的保障。

3 合適的傾角設計

由於爐渣成分各異，冶煉工藝不同，爐渣性能差異很大，容易造成倒渣困難、爐渣粘結等。因此，應總結實際應用經驗並通過優化設計，確定合理的傾角範圍，保證倒渣順利。

4 加快渣包冷卻速度的結構設計

在銅渣緩冷工藝中，一些用户對渣包冷卻速度有較高要求。通過計算冷卻水流量，在渣包上沿口開設一定數量的溢水槽，在各環板設計分流水槽、集水板，在環板下部設計分水板，將渣包內溢流出的冷卻水均勻地分流到渣包外壁，使得溢流出的冷卻水沿渣包外壁均勻流下，冷卻水過流面積大，能實現冷卻水對渣包的二次冷卻，使冷卻速度提高10%以上。

5 球形包底結構設計

焊接渣包的包底由平底改為球底，可以滿足一些用户加快冷卻速度的要求，同時使得倒渣更加順利。但在設計製作上必須把握兩個關鍵因素，一是增加部件分擔筒體與包底間焊縫受到的拉應力，二是包底壓制問題。通過均布在筒體包底之間的連接板，分擔環縫所受的載荷，通過製作包底模具，壓制出球形包底。球底結構的焊接渣包下部具有更大的散熱空間，並且渣包下部的容渣量減少，從而提高了渣包的冷卻速度，同時具有倒渣更加順利的優點。結構設計中，仿真技術可對方案優化起到良好的輔助作用。

6 箱型耳軸座結構

渣包耳軸是最關鍵的受力部件，其結構強度關係到生產及人身安全。耳軸及其關鍵部件設計為箱形結構，然後與筒體焊接，以分散耳軸承受的載荷，使得耳軸座組件整體結構強度提高。

7 帶溜嘴的焊接渣包設計製作

帶溜嘴的渣包用於要求控制流量以及加料口狹窄的場合。採用精細鑄造技術，在整個製作過程中嚴控各個關鍵節點質量，從源頭的材料到中間環節的光譜分析，做到全過程質量控制，並且因為部件重量較小，僅佔焊接渣包總重的5%左右，能較好地保證溜嘴質量基本與筒體一致。

8 異形結構焊接渣包設計

異形結構渣包可以滿足用户場地受限、匹配設備尺寸受限等特殊工況的需求，在設計上充分考慮製作工藝性要求，製作時，設計專用工裝，提高製作質量及工效 ^[1]  。

1 仿真技術的深入應用

焊接渣包疲勞強度等對經濟性分析具有重要作用，但渣包應用工況非常惡劣，計算疲勞強度的輸入參數多數都是變量，應用常規方法計算疲勞強度比較困難。深入探討應用仿真技術，較準確地計算疲勞強度，並應用到設計中，能夠提高產品市場競爭力及經濟效益，為用户提供性價比更高的產品。

2 豐富產品種類

國內外市場上，特別是國外客户，對特殊形狀的渣包有一定的需求量。比如，包體、耳軸等特殊形狀，因此，需要進一步開發特殊形狀的焊接渣包產品，優化方案並完善製作工藝、製作工裝，不斷豐富焊接渣包產品種類，滿足用户的特殊應用工況條件，不斷擴大焊接渣包應用領域。

3 產品系列化

企業一切生產活動都是圍繞市場需求進行，不斷開發、豐富焊接渣包種類，並形成系列化、標準化產品，才能更好地滿足市場需要。

4 新材料、新工藝的應用

由於焊接渣包承接的介質為高温熔體，應用合適的耐高温材料將顯著延長渣包材質劣化時間，探索耐高温材料的應用、研究完善新材料的焊接工藝，研製應用新材料的焊接渣包，可顯著延長焊接渣包使用壽命。

5 塗層材料在焊接渣包上的應用

在焊接渣包內壁的合金鋼板基體上噴塗耐高温塗層，能起到保護渣包本體不受高温液流沖刷影響的作用，從而避免渣包本體材質因沖刷而發生早期劣化，延長渣包使用壽命 ^[1]  。

焊接渣包技術雖然起步較晚，但其以穩定的質量、良好的焊接性能、優異的性價比，受到了國內眾多大中型冶煉企業的充分肯定，並推廣到海外，遠銷美國、日本、贊比亞、菲律賓等國，應用領域逐步擴大。中冶寶鋼技術服務有限公司作為焊接渣包技術市場推廣最成功的企業，焊接渣包技術不斷完善，並在新材料、新制作工藝、新制作設備等方面不斷深入研究，將促進焊接渣包技術水平的進一步提升，從而更好地滿足用户的不同需求。焊接渣包替代鑄造渣包的良好趨勢日益凸顯，具有顯著的經濟效益和社會效益 ^[2]  。