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学术研究

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略谈纳米绝热反射板在120T钢包的应用

 

      为解决钢水过程温降大的难题,现在120吨钢包使用纳米绝热反射板取得如下效果:降低了钢包包壳的温度;减少了钢水通过钢包耐材的热辐射;降低了LF炉的工序能耗;安装、拆除方便,降低了修砌人员的劳动强度。  

      钢包是炼钢工序生产过程中不可或缺的设备,其使用寿命的长短,保温性能的好坏,直接影响到炼钢工艺的顺行,产品的质量及产能的发挥。随着国家西部大开发战略的不断深入,用户对产品的要求也越来越高,各大钢厂陆续引进了LF、CAS、RH等精炼设备。同时,精炼处理不但延长了钢水的运输时间,增加了钢水的操作处理程序,增加了转炉出钢至连铸浇注过程中的钢水温降,钢水温度的降低将直接影响到连铸及其他工序的顺利进行。  钢包永久层一般采用浇注料整体成型。然而,这些耐火材料导热系数大,包壳外壁温度甚至达到240℃左右,是钢水温降的重要热损失点,钢壳长期处于高温下也大大影响了钢包钢壳的使用寿命。为解决这一问题,决定引进采用纳米绝热技术的钢包反射板用于120T钢包。

 

 一、纳米绝热板概述  纳米绝热材料采用纳米级多孔微粉颗粒和具有热屏蔽功能的金属箔材料,结合多种无机添加物和高效粘合剂,经特殊工艺制备而成。

1.纳米绝热技术原理。对于绝热材料而言,运动主要有三个途径:

(1)热传导:主要由绝热材料中的固体部分(颗粒断面)来完成;

(2)热对流:主要由绝热材料中的空气腔来完成;

(3)热辐射:具有射线屏蔽和高反射率的金属夹层来完成。  

热传导原理:

①热传导方面:多孔微粉颗粒的断面积和颗粒间的接触面积非常小,其热传导性较低;

②热对流方面:微孔颗粒间结构致密,空隙内空气极难流动,不容易发生热对流运动;

③热辐射方面:具有射线屏蔽和高反射功能的多层金属箔可以有效隔断和反射热辐射。

2.纳米绝热反射板理化指标

 

二、纳米反射板在二炼钢120T钢包的应用实验

1.实验方法。本实验以二炼钢120T钢包为实验设备,3#、10#、13#钢包为试验钢包,在钢包外壳和永久层之间安装纳米反射绝热板,其余钢包为正常使用钢包。通过对比钢包外壳不同部位的温度,测试反射板的降低热辐射的效果。  

2.试验目的。减少钢包热损失,以稳定浇铸节奏,使转炉出钢温度恒定或降低,减少包壳变形,降低工序能耗。  

3.试验目标。与非试验钢包相比较,包壳温度降低50℃。

4.试验过程。在3#、10#、13#钢包试验复合反射绝热板,对钢包包壳的不同部位进行红外线测温,共测温112炉次,包龄相近包温数据58炉。

对比数据如表2:

 

       对安装复合绝热板的3#钢包与其他未安装绝热板的钢包,精炼LF炉能耗分析数据见表3、表4。  能耗系数=(氩前温度-LF终温度+电耗/60)/冶炼时间  能耗系数的高低直接反映了钢水在LF炉的温度调整能耗,钢水单位时间向外界热辐射越小,能耗系数越低。由上表可看出,使用了绝热反射板的3#钢包较其他未安装绝热板的钢包能耗系数降低了0.17。

5.试验结论。

通过本次实验证明:

(1)使用纳米绝热反射板的钢包达到了预期的包壳温度降低50℃的目标,温降值平均达到了60.5℃;

(2)使用纳米绝热反射板的钢包降低了精炼LF炉的能耗系数,起到了降低工序能耗的作用;

(3)钢包金属壳体没有发生熔穿漏钢和结瘤现象,即使耐材内部有部分渗钢,均在反射板表面终止;

(4)钢包经过一个包役后,大修时拆包容易,安装简单,降低了钢包修砌人员的劳动强度。  

三、结束语  

       纳米反射绝热板在120吨钢包的使用有效地缓解了钢水过程温降大的难题,起到了以下作用:一是降低了钢包包壳的温度,从而减少了钢水通过钢包耐材的热辐射;二是降低了LF炉的工序能耗;三是安装、拆除方便,降低了修砌人员的劳动强度。