納米技術(shù)在50噸整體澆注鋼包上的應(yīng)用實(shí)踐

1、納米技術(shù)在50噸整體澆注鋼包上的應(yīng)用實(shí)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(yùn)用納米復(fù)合絕熱板的鋼包32號(hào)與對(duì)比鋼包33號(hào)進(jìn)行三次鋼包包齡對(duì)比試驗(yàn)。由試驗(yàn)鋼包與對(duì)比鋼包在盛鋼水時(shí)的包殼表面溫度差、平均溫降速度和鋼水澆注結(jié)束時(shí)鋼包表面溫度差三方面闡述鋼包運(yùn)用納米技術(shù)控制鋼包溫降的顯著效果。關(guān)鍵詞： 鋼包，納米復(fù)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(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)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(shù)攻關(guān)。對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼來講，降低冶煉過程溫度、終點(diǎn)溫度、工序溫度是降低各種能耗的關(guān)鍵，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)有非常重大的意義。本文重點(diǎn)介紹福建三安鋼鐵 煉鋼廠納米技術(shù)在鋼包上的應(yīng)用實(shí)踐過程。納米技術(shù)在鋼包上的應(yīng)用是通過在鋼包內(nèi)壁貼一層納米復(fù)合絕熱板來實(shí)現(xiàn)。納米技術(shù)的應(yīng)用使鋼包的保溫性能增強(qiáng)，降低轉(zhuǎn)爐到連鑄工序熱損。2、技術(shù)現(xiàn)狀福建三安鋼鐵 煉鋼廠（下簡(jiǎn)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(tái)6米弧連鑄機(jī)、橢圓型50噸鋼包20個(gè)，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(zhǎng)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(dǎo)熱系數(shù)比較大（1000時(shí)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(jī)停機(jī)的生產(chǎn)事故，時(shí)有發(fā)生。2010年8月份鋼水澆注不盡合計(jì)50噸，引起停機(jī)一次；9月份鋼水澆注不盡合計(jì)54噸，引起停機(jī)兩次。3、實(shí)施方案復(fù)合絕熱板的工作原理納米復(fù)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(fù)合而成。納米復(fù)合絕熱板的保溫機(jī)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(yùn)動(dòng)；三是納米硅空心顆粒及陶瓷微粉的低導(dǎo)熱率。鋼水熱能通過輻射、對(duì)流、傳

6、導(dǎo)的方式傳到納米復(fù)合絕熱板表面。首先納米復(fù)合絕熱板通過表面光滑、亮度高、熱反射率強(qiáng)的鋁箔反射回去部分熱量（鋁箔反射率高達(dá)87%以上），陶瓷微粉對(duì)不同波長(zhǎng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)的分子向低溫側(cè)的較低速的分子，逐級(jí)進(jìn)行熱輸送，而此時(shí)納米空心顆粒在此形成一道屏障阻礙氣體分子熱運(yùn)動(dòng)，阻礙熱量的傳導(dǎo) W/mk，陶瓷微粉的熱導(dǎo)率也較

7、低，也阻礙了熱量傳輸。納米復(fù)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(fù)合絕熱材料的熱導(dǎo)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(dǎo)率復(fù)合絕熱板的理化指標(biāo)鋁箔、納米硅空心顆粒、陶瓷微粉含量不同，生產(chǎn)的納米復(fù)合絕熱板的理化指標(biāo)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(fù)合絕熱板理化指標(biāo)名稱指標(biāo)體積密度/m3600(10%)抗折強(qiáng)度MPa熱導(dǎo)率w/mk耐火度1300線收縮率%,10003h耐壓強(qiáng)度MPa(壓縮10%)25反熱輻射率比表面積/g600（1）采用相同型號(hào)、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(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)包為32號(hào)、對(duì)比

8、鋼包為33號(hào)。（2）試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用同一把非接觸紅外線測(cè)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(yàn)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(shí)，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(shí)避免振動(dòng)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(yīng)及時(shí)清理干凈。4、試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集及分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集：鋼包放完鋼水后吹氬結(jié)束時(shí)測(cè)量。三安煉鋼廠在線鋼包車上設(shè)有小渣盆，為避免測(cè)溫誤差，試驗(yàn)和對(duì)比鋼包上的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)見圖2。圖2測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集點(diǎn)（1）

9、溫度差值分析：溫度差值=對(duì)比鋼包溫度-試驗(yàn)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(duì)比，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)未采集到數(shù)據(jù)；B、左耳軸座下部：34爐次和38爐次測(cè)量時(shí)32號(hào)鋼包在測(cè)溫時(shí)測(cè)到包底的邊緣，故溫度差較?。籆、36爐時(shí)33號(hào)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(yàn)數(shù)據(jù)為89.2%（見圖4）。圖4溫度差值頻率試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集：鋼包放完鋼吹氬結(jié)束時(shí)第一次測(cè)量，開澆5分鐘后第二次測(cè)量。這兩次測(cè)量點(diǎn)選擇同一位置（即鋼包機(jī)構(gòu)正上

10、方800mm），采集溫降試驗(yàn)數(shù)據(jù)40組。在相同條件下，試驗(yàn)鋼包32號(hào)在生產(chǎn)使用時(shí)，平均溫降速度/min；對(duì)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(qiáng)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集：鋼包澆注結(jié)束倒完渣時(shí)測(cè)量。在第一次試驗(yàn)采集點(diǎn)（圖2）的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)采集點(diǎn)（即增加滑動(dòng)水口對(duì)面的鋼包倒渣面上部位和下部位）。32號(hào)、33號(hào)鋼包整個(gè)包齡共采集了50組數(shù)據(jù)，根據(jù)同包齡對(duì)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(shí)，32號(hào)比33號(hào)鋼包溫度高，因33號(hào)鋼包在使用前烘烤時(shí)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(hào)鋼包數(shù)據(jù)收集測(cè)到渣子

11、的溫度。（3）鋼面下部：包齡57爐次時(shí)溫差15，32號(hào)鋼包測(cè)溫時(shí)位置太下測(cè)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(shí)倒渣面下部溫差3在測(cè)溫的時(shí)32號(hào)鋼包和33號(hào)鋼包都測(cè)到了包底外緣。（5）32號(hào)、33號(hào)鋼包對(duì)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(jié)論從上述三次跟蹤實(shí)驗(yàn)來看，應(yīng)用納米技術(shù)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(fù)合絕熱板對(duì)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(jì)效益分析（1）納米技術(shù)在鋼包上的應(yīng)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(shí)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(jìn)一步降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，進(jìn)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(shí)，中包過熱度平穩(wěn)，為連鑄提供了良好的生產(chǎn)條件，對(duì)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(zhǎng)鋼包包殼使用壽命。參考文獻(xiàn)： 1 羅源奎，應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)的鋼包降溫控制試驗(yàn)研究工業(yè)加熱，2009，（2）：69-702 段先