金年會官網(wǎng)登錄【案例】80t鋼包三種不同保溫技術(shù)的效果對比哪個最省成本？合理有效地降低鋼包鋼水溫降是煉鋼工藝的重要環(huán)節(jié),現(xiàn)階段仍有多家鋼鐵企業(yè)的鋼包存在著散熱過大、鋼水溫降嚴(yán)重的問題。簡單地提高鋼水初始溫度往往會導(dǎo)致鋼中氣體和夾雜物的含量升高、爐襯侵蝕加快,爐齡降低、鋼鐵原料燒損增加、合金利用率降低等一系列問題。合理的鋼水溫度控制可以有效提高鑄坯質(zhì)量和合金收得率,降低冶煉成本。

　　有研究者曾指出:出鋼過程中87%的熱損失由鋼包耐火材料的蓄熱能力決定,鋼包包口輻射和對流散熱約占10%。改善鋼包保溫層材質(zhì)可有效降低包壁熱傳導(dǎo)散熱,添加覆蓋劑和鋼包加蓋可有效降低包口熱輻射散熱。小鋼包因鋼水容量小,蓄熱能力差,熱損失現(xiàn)象尤為突出,因此,提高小鋼包的保溫性能對鋼企節(jié)能環(huán)保工作具有十分重要的意義。

　　敬業(yè)鋼鐵有限公司一煉鋼廠(以下簡稱“一煉鋼廠”)80t轉(zhuǎn)爐出鋼后存在鋼包散熱快的問題,分別在32#、45#、55#80t鋼包上采用納米絕熱板保溫層、添加覆蓋劑、鋼包全程加蓋等保溫技術(shù)生產(chǎn)試驗。在此基礎(chǔ)上,在32#80t鋼包上應(yīng)用以上3種鋼包保溫技術(shù),探究其綜合保溫效果。

　　鋼包鋼水的保溫效果受到保溫層的影響較大,因此,對保溫層的性能提出了嚴(yán)茍的要求:不易被擠壓變形、線收縮率小、導(dǎo)熱率低、熱容量低、熱震穩(wěn)定性好、耐壓強度高、韌性好,應(yīng)用在鋼包壁上,鋼水中熱量損失減少。目前,絕熱保溫層材料多設(shè)計成多孔疏松的結(jié)構(gòu),其主要原因是考慮了熱傳導(dǎo)和對流的因素。鋼包中使用的絕熱保溫層材質(zhì)多為納米絕熱板。該種材料由鋁箔、纖維砂、纖維布與低導(dǎo)熱系數(shù)的材料復(fù)合壓制而成,其中的納米氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)很低,阻止氣體對流傳熱,充分利用納米材料的熱反射性能,將熱量反射回?zé)嵩?不僅達(dá)到了絕熱保溫的效果,同時還使熱量的利用更加充分,鋼包外表面溫度顯著降低,維持良好的鋼包內(nèi)襯溫度,并且有利于降低鋼包殼鋼板的熱應(yīng)力,延長包體壽命,改善鋼包周圍的工作環(huán)境。

　　本次生產(chǎn)試驗選用一煉鋼廠32#80t鋼包。為提高納米絕熱板的使用壽命,鋪設(shè)納米絕熱板時應(yīng)盡量去除鋼殼內(nèi)襯上的氧化鐵皮,采用高溫結(jié)合劑粘連。統(tǒng)計第1爐至第15爐轉(zhuǎn)爐出鋼10min后,使用納米絕熱板鋼包包殼不同位置的溫度情況,并與未粘貼納米絕熱板時的包殼溫度作對比,出鋼溫度控制在1660±5℃。溫度變化曲線納米絕熱板使用前后鋼包殼不同位置的溫度變化趨勢

　　由圖1可以看出,與納米絕熱板保溫技術(shù)使用前相比,納米絕熱板保溫技術(shù)使用后,鋼包包殼溫度明顯降低,平均降低26℃左右;新包投入使用最初的幾爐包殼溫度較低,隨著試驗爐數(shù)的增加,包殼吸熱達(dá)到飽和,包殼溫度呈先上升后平緩趨勢。

　　在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中向鋼包中投放覆蓋劑,對鋼包鋼水起保溫、防止二次氧化、吸附夾雜等作用。傳統(tǒng)覆蓋劑常采用碳化稻殼,結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)碳化稻殼雖然能起到一定的保溫功能,但由于其鋪展性能較差,致使覆蓋劑在鋼液表面呈塊狀堆疊，部分鋼液直接暴露于空氣中，熱損失較大。同時碳化稻殼作為發(fā)熱劑，其發(fā)熱值較低，在連鑄澆注后期，由于溫度降低，使得澆注無法順行。碳化稻殼在生產(chǎn)及使用過程中污染嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，有悖于國家提倡的節(jié)能減排、綠色環(huán)保生產(chǎn)的政策方針。

　　一煉鋼廠使用的覆蓋劑主要成分為SiO2-Al2O3-CaO-MgO。為使覆蓋劑具有良好的鋪展性、發(fā)熱值以及適宜的成渣性能，通常添加一定量的輔料。覆蓋劑的主要性能如下：

　　(1)鋪展性。常添加一定含量的膨脹蛭石和膨脹石墨改善覆蓋劑的鋪展性能，其在高溫環(huán)境下體積能夠膨脹幾十倍甚至上百倍，該特性可使投入的覆蓋劑迅速充滿整個鋼渣界面，并在渣、液面形成一道隔離層，能夠顯著減少鋼包熱量的散失。

　　(2)發(fā)熱值。提高覆蓋劑發(fā)熱值的途徑是在其中加入一定量的發(fā)熱劑，發(fā)熱劑的熱量來源主要是覆蓋劑液態(tài)層與鋼液界面接觸時發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)，焦炭粉和煤粉由于其價格低廉，熱值較高，多用作發(fā)熱劑來提升覆蓋劑的發(fā)熱值。

　　(3)成渣性能。成渣性能主要體現(xiàn)在成渣速度。覆蓋劑投入鋼水中，將會形成粉末層、熔融層和液態(tài)層。其中，粉末層的作用是擴散并覆蓋在鋼水的表面，起到良好的保溫功效。隨著澆注的進行，熔融層向液態(tài)層、粉末層向熔融層逐漸過渡，覆蓋劑表面完全呈紅熱狀態(tài)需要一定的時間，這為鋼液的保溫提供充足的時間保障。然而，成渣速度過快，鋼包表面覆蓋劑短時間呈紅熱狀態(tài)，起不到良好的保溫功效，使得澆注后期無法進行。而成渣速度主要取決于覆蓋劑的熔點，熔點過高，覆蓋劑成渣后的顆粒度較大，不能很好地覆蓋在鋼水表面，保溫效果以及對非金屬夾雜物的吸附作用減弱;熔點過低，覆蓋劑短時間內(nèi)融化，不利于鋼液的保溫。適當(dāng)添加一定量的Fe2O3，降低CaO-SiO2-Al2O3渣系的熔點，控制熔點在1350℃左右，進而促進成渣，同時氧化鐵作為常用的弱氧化劑，反應(yīng)較慢，可有效控制發(fā)熱劑的反應(yīng)速度，延長反應(yīng)時間，提高鋼包澆注后期的保溫效果。

　　本次生產(chǎn)試驗選用一煉鋼廠45#80t鋼包，分別記錄使用碳化稻殼覆蓋劑、SiO2-Al2O3-CaO覆蓋劑鋼包鋼水溫降情況，出鋼溫度控制在1660±5℃，覆蓋劑按照1kg/t的加入量，出鋼10min后測溫，各試驗爐15爐。其中SiO2-Al2O3-CaO覆蓋劑成分如表2所示，溫度測量結(jié)果如表3所示。

　　由表3可以看出，使用SiO2-Al2O3-CaO覆蓋劑的鋼水溫降比碳化稻殼少6℃，前者鋼包保溫效果更好。碳化稻殼在澆注末期已基本發(fā)紅，而SiO2-Al2O3-CaO覆蓋劑由于具有良好的發(fā)熱值和鋪展效果，在澆注過程中覆蓋劑中熔融層向液態(tài)層、粉末層向熔融層逐漸過渡，鋼水在整個過程中能夠保持較低的溫降，從而保證澆注的順利進行。

　　鋼包全程加蓋技術(shù)是一種清潔高效的保溫技術(shù)，可減少添加覆蓋劑時帶來的揚塵污染，改善工人的作業(yè)環(huán)境，操作簡便，保溫效率高，可有效減少轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的吹氧量、合金加入量以及提高爐襯使用壽命，能夠顯著提高能源綜合利用率，提高澆注過程中的穩(wěn)定性，大大減少鋼包表面與空包耐材的輻射散熱及對流散熱，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)能減排、降本增效的目的[7-10]。

　　鋼包全程加蓋工藝設(shè)計路線：轉(zhuǎn)爐出鋼→鋼包加蓋→行車起吊鋼包→鑄軋→倒渣→熱修→鋼包座放轉(zhuǎn)爐鋼包車→加引流砂→鋼包揭蓋→轉(zhuǎn)爐出鋼。

　　(1)轉(zhuǎn)爐工位加揭蓋：對于第一次添加鋼包蓋，需依靠車間行車借助專用吊具將鋼包蓋吊運到鋼包上，轉(zhuǎn)爐出鋼前通過包蓋上的預(yù)留孔添加引流砂，帶蓋鋼包在向轉(zhuǎn)爐方向行進到達(dá)反向插齒機構(gòu)下方，包蓋上的掛鉤自動掛到插齒上，鋼包車前進過程中包蓋被插齒掛住脫離鋼包，空的鋼包運行到轉(zhuǎn)爐下接鋼水。出鋼完畢，鋼包車返回經(jīng)過反向插齒機構(gòu)時，包蓋上的鉸鏈自動搭接到鋼包的鉸鏈座上帶動包蓋從插齒機構(gòu)上退下并最終蓋到鋼包上。

　　(3)鋼包帶蓋倒鋼渣及鋼包修理的操作：由于鉸鏈的獨特結(jié)構(gòu)，倒渣時即使鋼包傾翻到任一角度，包蓋都始終掛在鋼包上。但由于包蓋的重量，鋼包傾轉(zhuǎn)角度控制在150°以內(nèi)，以避免鋼包翻轉(zhuǎn)過大無法回轉(zhuǎn)的情況。由于帶蓋鋼包的溫度較高且均勻，金年會官網(wǎng)注冊鋼渣的流動性較好，可順利將鋼渣傾倒干凈。當(dāng)鋼包需要維修(換滑動水口及燒透氣磚)，并不需要取下包蓋時，通過天車將鋼包傾翻90°后置于修包位，按原有的操作即可。由于包蓋的保護，操作者可避免紅熱鋼包的輻射熱與飛濺物，同樣在包底方向，操作者進行的更換滑動水口等原工藝操作可正常進行。

　　(4)事故狀態(tài)下緊急取蓋的處置：在事故狀態(tài)下，包括設(shè)備故障或人為操作失誤引起的包蓋未正確加扣在鋼包上，可立即使用鋼包蓋專用吊具進行取蓋，以避免影響生產(chǎn)。專用吊具使用行車副鉤掛取，其重心設(shè)計確保包蓋被吊起后呈水平狀態(tài)，可在3~5min內(nèi)完成一次鋼包加蓋或取蓋工作。

　　本次生產(chǎn)試驗在一煉鋼廠55#80t鋼包上應(yīng)用了全程加蓋技術(shù)。在轉(zhuǎn)爐出鋼側(cè)平臺加新鋼結(jié)構(gòu)平臺安裝反向插齒加揭蓋裝置，連續(xù)試驗15爐，出鋼溫度控制在1660±5℃，記錄轉(zhuǎn)爐出鋼10min后溫降情況，并與未加蓋數(shù)據(jù)進行對比，試驗結(jié)果如表4所示。

　　由表4可知，與未加蓋鋼包相比，加蓋后的鋼水溫降平均低14℃。一煉鋼廠經(jīng)過數(shù)次生產(chǎn)試驗發(fā)現(xiàn)：鋼包全程加蓋技術(shù)的實施使鋼水傳輸過程中的溫降變化較小，鋼包在澆鑄結(jié)束至再次受鋼時間間隔約30min，包襯溫度≥950℃，比未加蓋鋼包包襯溫度高出30~50℃。采用全程加蓋技術(shù)轉(zhuǎn)爐出鋼溫度可降低15~20℃，上鋼溫度降低10~15℃，有效減少了鋼水等待過程中的溫降，可大大降低工序成本及工序能耗。4聯(lián)合應(yīng)用效果一煉鋼廠選用32#80t納米絕熱板鋼包，使用SiO2-Al2O3-CaO覆蓋劑，并應(yīng)用鋼包全程加蓋技術(shù)試驗其在轉(zhuǎn)爐出鋼10min后鋼包鋼水的保溫效果。出鋼溫度控制在1660±5℃，試驗爐數(shù)為15爐，并與普通80t鋼包添加碳化稻殼覆蓋劑時的溫降作對比，結(jié)果如表5所示。

　　由表5看出，與碳化稻殼普通鋼包相比，應(yīng)用聯(lián)合保溫技術(shù)的鋼包內(nèi)的鋼水溫降平均少23℃，保溫效果良好。鋼包保溫效果的提升可適當(dāng)降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，經(jīng)過一定時間的現(xiàn)場聯(lián)合應(yīng)用生產(chǎn)試驗后發(fā)現(xiàn)：出鋼溫度每降低1℃，鐵水與廢鋼間的混合比減少0.054%，金屬收得率增加0.02%;出鋼溫度降低，提高了轉(zhuǎn)爐的耐材壽命，鋼包耐材的保溫減少了急冷急熱導(dǎo)致的耐材剝落，平均使用壽命延長10%以上;轉(zhuǎn)爐平均吹氧時間能夠減少1min，從而減少了煙氣排放，按2.5Nm3/℃噸鋼計算，年產(chǎn)400萬t的鋼廠降低出鋼溫度10℃可減少1×108Nm3廢氣排放。

　　敬業(yè)鋼鐵有限公司一煉鋼廠在80t小鋼包上采用不同的鋼包保溫技術(shù)進行鋼包鋼水出鋼10min后保溫情況的對比試驗，得到如下結(jié)論：

　　(4)聯(lián)合應(yīng)用保溫技術(shù)的鋼包內(nèi)鋼水溫降比使用碳化稻殼覆蓋劑的普通鋼包少23℃。聯(lián)合應(yīng)用鋼包保溫技術(shù)取得了滿意的試驗效果，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度可降低15~20℃，解決了敬業(yè)小鋼包鋼水溫降大的問題，噸鋼節(jié)省成本約1元，年創(chuàng)收約400萬元。