納米技術在50噸整體澆注鋼包上的應用實踐

1、納米技術在50噸整體澆注鋼包上的應用實踐肖良文 （福建三安鋼鐵 煉鋼廠，福建省泉州市安溪縣湖頭鎮(zhèn)， ：362411）摘 要：通過運用納米復合絕熱板的鋼包32號與對比鋼包33號進行三次鋼包包齡對比試驗。由試驗鋼包與對比鋼包在盛鋼水時的包殼表面溫度差、平均溫降速度和鋼水澆注結束時鋼包表面溫度差三方面闡述鋼包運用納米技術控制鋼包溫降的顯著效果。關鍵詞： 鋼包，納米復合絕熱板，溫降，納米硅空心顆粒。Application of Micromillimeter Material on the Ladel of 50 tons pouring materials XIAO Liang-wen（SanAn

2、steel-making plant of Fujian Iron and Steel Ltd.Corp. Hutou Town, Anxi County,Quanzhou City Postcode: 362411 ）Abstrast：By the three control experiments of Micromillimeter Material on Ladle 32 and Ladle 33, we conclude that Micromillimeter Material increases heat retaining capacity,thus controlling t

3、he falling temperature,comparing the surface temperature when pouring , the average speed of falling temperature and the surface temperature after pouring .Keywords ：steel ladle, nano adiabatic version , temperature drop ， nano silicon hollow particles 1、引言隨著鋼鐵企業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼材市場的競爭越來越激烈。各煉鋼紛紛在各自的企業(yè)內(nèi)開展各式各樣

4、 “節(jié)能降耗”技術攻關。對轉(zhuǎn)爐煉鋼來講，降低冶煉過程溫度、終點溫度、工序溫度是降低各種能耗的關鍵，對轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)有非常重大的意義。本文重點介紹福建三安鋼鐵 煉鋼廠納米技術在鋼包上的應用實踐過程。納米技術在鋼包上的應用是通過在鋼包內(nèi)壁貼一層納米復合絕熱板來實現(xiàn)。納米技術的應用使鋼包的保溫性能增強，降低轉(zhuǎn)爐到連鑄工序熱損。2、技術現(xiàn)狀福建三安鋼鐵 煉鋼廠（下簡稱三安煉鋼廠）年產(chǎn)粗鋼127萬噸，現(xiàn)有1座600噸混鐵爐、2座50噸轉(zhuǎn)爐、2臺6米弧連鑄機、橢圓型50噸鋼包20個，主要生產(chǎn)普碳鋼和低合金鋼，鋼包內(nèi)襯為Al-Mg尖晶石澆注料。橢圓型鋼包內(nèi)襯長軸方向厚198，短軸方向190，包底厚400. A

5、l-Mg尖晶石澆注料的導熱系數(shù)比較大（1000時為）,鋼包的保溫性能差。三安煉鋼廠連鑄在生產(chǎn)過程中，由于鋼水澆注到后期鋼水溫度低，造成鋼水澆注不盡（鋼水回爐或直接翻倒到在線鋼包內(nèi)）或連鑄機停機的生產(chǎn)事故，時有發(fā)生。2010年8月份鋼水澆注不盡合計50噸，引起停機一次；9月份鋼水澆注不盡合計54噸，引起停機兩次。3、實施方案復合絕熱板的工作原理納米復合絕熱板是采用鋁箔、納米硅空心顆粒、陶瓷微粉、纖維布及各種添加劑，經(jīng)過特殊工藝復合而成。納米復合絕熱板的保溫機理主要有三部分組成：一是高亮度、高反熱輻射的鋁箔；二是阻礙氣體分子熱運動；三是納米硅空心顆粒及陶瓷微粉的低導熱率。鋼水熱能通過輻射、對流、傳

6、導的方式傳到納米復合絕熱板表面。首先納米復合絕熱板通過表面光滑、亮度高、熱反射率強的鋁箔反射回去部分熱量（鋁箔反射率高達87%以上），陶瓷微粉對不同波長的紅外線和可見光具有極好的反射和輻射功能。剩余熱量繼續(xù)向前傳遞，進入二氧化硅納米空心顆粒及陶瓷微粉組成的熱阻層。在此熱阻層里，納米空心顆粒的氣孔尺寸（50nm）小于空氣平均分子自由程（在標準狀態(tài)下近似70nm，根據(jù)氣體平均自由程方程，可見，在使用溫度的情況下，70nm），氣體熱量的傳遞主要是通過高溫側的分子向低溫側的較低速的分子，逐級進行熱輸送，而此時納米空心顆粒在此形成一道屏障阻礙氣體分子熱運動，阻礙熱量的傳導 W/mk，陶瓷微粉的熱導率也較

7、低，也阻礙了熱量傳輸。納米復合絕熱板就是通過鋁箔、納米硅空心顆粒、陶瓷微粉來起到保溫效果。納米復合絕熱材料的熱導率是目前所使用材料中最小的（見圖1）。圖1常用材料的熱導率復合絕熱板的理化指標鋁箔、納米硅空心顆粒、陶瓷微粉含量不同，生產(chǎn)的納米復合絕熱板的理化指標大不相同。三安煉鋼廠選用厚度為5mm的絕熱板（見表1）：表1納米復合絕熱板理化指標名稱指標體積密度/m3600(10%)抗折強度MPa熱導率w/mk耐火度1300線收縮率%,10003h耐壓強度MPa(壓縮10%)25反熱輻射率比表面積/g600（1）采用相同型號、相同材質(zhì)、相同條件的鋼包經(jīng)三次包齡周轉(zhuǎn)跟蹤做對比試驗，試驗包為32號、對比

8、鋼包為33號。（2）試驗數(shù)據(jù)應用同一把非接觸紅外線測溫槍（深圳華盛昌8817H低溫段）采集。（1）納米絕熱板的安裝：在澆注好包底的試驗鋼包內(nèi)壁貼一層納米絕熱板，厚度為5cm。（2）在貼納米絕熱板時，纖維布一面涂膠水與鋼包內(nèi)壁相貼，自下而上粘貼，上塊板的下邊緣壓住下塊板的上邊緣，重疊量為3cm。（3）貼好納米絕熱板，澆注包壁。澆注時避免振動棒碰到納米絕熱板，以防破壞納米絕熱板。若發(fā)現(xiàn)納米絕熱板混入澆注料中，應及時清理干凈。4、試驗數(shù)據(jù)收集及分析試驗數(shù)據(jù)采集：鋼包放完鋼水后吹氬結束時測量。三安煉鋼廠在線鋼包車上設有小渣盆，為避免測溫誤差，試驗和對比鋼包上的數(shù)據(jù)采集點見圖2。圖2測溫數(shù)據(jù)采集點（1）

9、溫度差值分析：溫度差值=對比鋼包溫度-試驗鋼包溫度第一次包齡共收集了80組數(shù)據(jù)，根據(jù)同包齡對比，對數(shù)據(jù)進行處理，其曲線圖分析見圖3：圖3各部位溫度差值曲線A、鋼面上部溫度差在包齡1824爐時未采集到數(shù)據(jù)；B、左耳軸座下部：34爐次和38爐次測量時32號鋼包在測溫時測到包底的邊緣，故溫度差較小；C、36爐時33號鋼包離線焊接底吹管路；D、包齡越高，溫度差值越大，保溫效果越好。（2）在鋼包包齡相同的情況下，鋼包裝滿鋼水，其包殼表面溫度差30的試驗數(shù)據(jù)為89.2%（見圖4）。圖4溫度差值頻率試驗數(shù)據(jù)采集：鋼包放完鋼吹氬結束時第一次測量，開澆5分鐘后第二次測量。這兩次測量點選擇同一位置（即鋼包機構正上

10、方800mm），采集溫降試驗數(shù)據(jù)40組。在相同條件下，試驗鋼包32號在生產(chǎn)使用時，平均溫降速度/min；對比鋼包33#平均溫降速度/min，說明32#鋼包比33#鋼包的保溫效果強。試驗數(shù)據(jù)采集：鋼包澆注結束倒完渣時測量。在第一次試驗采集點（圖2）的基礎上，增加兩個采集點（即增加滑動水口對面的鋼包倒渣面上部位和下部位）。32號、33號鋼包整個包齡共采集了50組數(shù)據(jù)，根據(jù)同包齡對比，數(shù)據(jù)分析見圖5：圖5空包各部位溫度差值（1）包齡第3爐次時，32號比33號鋼包溫度高，因33號鋼包在使用前烘烤時間不夠造成（在使用過程中耐材吸收熱量）。（2）鋼面上部：包齡58爐次是溫差19，33號鋼包數(shù)據(jù)收集測到渣子

11、的溫度。（3）鋼面下部：包齡57爐次時溫差15，32號鋼包測溫時位置太下測到了鋼包底外緣（包底未貼納米絕熱板）。（4）倒渣面下部：47爐次時倒渣面下部溫差3在測溫的時32號鋼包和33號鋼包都測到了包底外緣。（5）32號、33號鋼包對比，包齡前40爐溫度差不大，在2030區(qū)間的溫度差值數(shù)比例為41%；包齡40爐后隨著包齡的增加溫度差越來越大，最小差值為26 最大差值為115，溫度差30溫度差值數(shù)比例為59%（見圖6）。圖6空包各溫度差值頻率圖5、結論從上述三次跟蹤實驗來看，應用納米技術的鋼包比普通鋼包表面溫度低3070，平均降溫速度少/min。在鋼包內(nèi)壁貼5厚的納米復合絕熱板對鋼包的保溫效果較好

12、。三安煉鋼廠已經(jīng)于2010年10月在所有鋼包上推廣使用，現(xiàn)已取得顯著的效果。6、經(jīng)濟效益分析（1）納米技術在鋼包上的應用，可提高周轉(zhuǎn)鋼包的溫度，并在相同鋼包溫度情況下，可減少了在線烘烤鋼包的時間，節(jié)約了煤氣用量。（2）可提高爐前紅包出鋼率，使轉(zhuǎn)爐冶煉操作更加平穩(wěn)，更易控制各爐間物料平衡與消耗，從而降低冶煉成本。（3）因鋼包溫度的提高，可進一步降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，進而提高轉(zhuǎn)爐爐齡，并降低其它輔料及合金消耗，提高鋼水質(zhì)量。（4）鋼包保溫性能提高，可使連鑄在澆注同一包鋼水時，中包過熱度平穩(wěn)，為連鑄提供了良好的生產(chǎn)條件，對減少澆注后期中包低溫度死流事故有較大幫助。（5）因鋼包包殼溫度降低，可降低包殼變形幾率，延長鋼包包殼使用壽命。參考文獻： 1 羅源奎，應用納米絕熱板技術的鋼包降溫控制試驗研究工業(yè)加熱，2009，（2）：69-702 段先