應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制試驗(yàn)研究

張庭強(qiáng) 李子興

【摘要】本文首先對(duì)納米絕熱板技術(shù)進(jìn)行了一番概念性的描述，然后主要通過(guò)對(duì)14號(hào)試驗(yàn)包和19號(hào)試驗(yàn)包與27號(hào)對(duì)比包的平均降溫度數(shù)、平均降溫速率、平均中包溫差以及平均包殼溫度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分析了應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制。結(jié)果表明，應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)進(jìn)行鋼包溫降控制，具有非常顯著地效果，可行性較高。

【關(guān)鍵詞】納米絕熱板技術(shù)；鋼包溫降控制實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用研究

0.引言

在煉鋼工序生產(chǎn)過(guò)程中，鋼包是重要設(shè)備之一，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該設(shè)備的保溫性能以及使用壽命的長(zhǎng)短與煉鋼工藝是否能夠順利穩(wěn)定的進(jìn)行有著密切的聯(lián)系，在一定程度上，直接對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量造成影響。在長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程中，我國(guó)大力發(fā)展了煉鋼用鋼水的處理技術(shù)，各種精練處理工藝應(yīng)運(yùn)而生，使鋼水的精練處理技術(shù)逐漸得到完善。通過(guò)不斷研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制，效果十分顯著，因而受到人們的廣泛關(guān)注。

1.納米絕熱板技術(shù)的概述

1.1作用原理

納米絕熱板主要是采用纖維布、纖維砂、鋁箔以及低導(dǎo)熱系數(shù)材料通過(guò)復(fù)合壓制而成的。納米氣凝膠是納米絕熱板內(nèi)部具有低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，與其它類型的材料相比較，納米氣凝膠的密度和體積要明細(xì)偏小，因而大大降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。納米絕熱板上所使用的鋁箔可以使物體的黑度得到有效降低，從而降低了材料對(duì)于熱輻射的吸收率，使由于熱輻射帶來(lái)的熱損失大大減少[1]。鋁箔的表面具有較強(qiáng)的光反射能力，熱輻射主要以電磁波的形式存在，而電磁波的能量屬于光的紅外部分，通過(guò)鋁箔的光反射作用，可以使這部分的損失得到有效降低。納米氣凝膠在使用過(guò)程中，當(dāng)孔隙的直徑比氣體平均自由程還小時(shí)，孔隙內(nèi)部的氣體分子會(huì)保持在靜止的狀態(tài)下，并且被吸附在氣孔壁上，使得所有的氣體分子無(wú)法進(jìn)行對(duì)流，性質(zhì)發(fā)生一定變化，喪失布朗運(yùn)動(dòng)能力，從而阻止了氣體進(jìn)行對(duì)流及傳遞熱量[2]。

1.2理化指標(biāo)

從化學(xué)成分方面來(lái)看，納米絕熱板的相關(guān)理化指標(biāo)主要包括稀土和三氧化二鋁（Al2O3）；而從物理性能方面來(lái)看，納米絕熱板的比表面積為600m2·g，反熱輻射率其接觸角小于25，耐壓強(qiáng)度（壓縮10%）小于或等于25，線收縮率（1000℃*3h）小于或等于1.5%，最高使用溫度為1300℃，導(dǎo)熱系數(shù)小于或等于0.05W·（m·K）-1，抗折強(qiáng)度大于或等于0.40，體積密度為600（±10%）kg·m-3。

2.應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制試驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)包為14號(hào)包和19號(hào)包，對(duì)比包27號(hào)包，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)和使用進(jìn)行同步實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為7天，在此過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的跟蹤和采集。

2.2實(shí)驗(yàn)步驟

第一步，對(duì)納米絕熱板進(jìn)行安裝。在安裝過(guò)程中，首先在整個(gè)包壁表面貼上一層厚度約為5毫米的絕熱板。

第二步，對(duì)已經(jīng)貼好納米絕熱板的鋼包先澆注包底部分，然后再澆注包壁部分。需要注意的是，在澆注過(guò)程中，必須防止振動(dòng)棒與納米絕熱板發(fā)生碰撞，以免造成納米絕熱板的損壞。一旦發(fā)現(xiàn)納米絕熱板掉進(jìn)澆注溶液當(dāng)中，必須及時(shí)將其撿出。

第三步，在使用剛包的過(guò)程中，首先應(yīng)該測(cè)量包殼的溫度，與此同時(shí)，將與之相對(duì)應(yīng)的鋼包種類、爐號(hào)等相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，并對(duì)普通鋼包的溫度測(cè)量記錄與試驗(yàn)鋼包的溫度測(cè)量記錄進(jìn)行對(duì)比分析，以此對(duì)納米絕熱板的保溫效果進(jìn)行檢測(cè)。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 一個(gè)鋼包中間包（包役）的平均降溫速率（鋼包中的水吹完氬之后直到鋼水開(kāi)始澆筑10min之間，鋼水溫度的降低變化時(shí)間的比值）以及鋼包包殼的平均溫度，見(jiàn)表1。

表1實(shí)驗(yàn)鋼包與對(duì)比鋼包的溫度比較

鋼包類別 平均降溫度數(shù)/℃ 平均降溫速率/℃·min-1 平均中包溫差/℃ 平均包殼溫度/℃

14號(hào)實(shí)驗(yàn)包 46.05 2.70 4.56 308.05

19號(hào)實(shí)驗(yàn)包 41.02 2.28 4.23 331.73

27號(hào)對(duì)比包 50.15 2.92 5.89 370.35

3.2 實(shí)驗(yàn)包與對(duì)比包的平均降溫度數(shù)、平均中包溫差以及平均包殼溫度對(duì)比圖分別如圖1、圖2以及圖3所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)包與對(duì)比包的平均降溫度數(shù)對(duì)比圖

圖2 實(shí)驗(yàn)包與對(duì)比包的平均中包溫差對(duì)比圖

圖3 實(shí)驗(yàn)包與對(duì)比包的平均包殼溫度對(duì)比圖

從圖1、圖2以及圖3中我們可以看出，27號(hào)對(duì)比包的平均降溫度數(shù)、平均中包溫差以及平均包殼溫度，14號(hào)試驗(yàn)包和19號(hào)試驗(yàn)包對(duì)比，明顯偏低，由此表明，試驗(yàn)包納米絕熱板技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低鋼水散熱，效果十分顯著。當(dāng)代精煉工藝越來(lái)越發(fā)達(dá)，因此，對(duì)在煉鋼過(guò)程中的對(duì)降低溫度損失的要求也越來(lái)越高，而納米絕熱板技術(shù)完全與這一發(fā)展要求相適應(yīng)。

4.討論

自20世紀(jì)末期以來(lái)，為了使煉鋼的成本得到有效控制，提高鋼的質(zhì)量，世界各國(guó)的研究人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和實(shí)踐，大力發(fā)展了煉鋼用鋼水的處理技術(shù)。如今，煉鋼技術(shù)對(duì)鋼包提出了更高的要求，它已經(jīng)不在是一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)輸容器[3]。因此，為了滿足工藝對(duì)材料的嚴(yán)苛要求，使用更現(xiàn)代化的鋼包材料顯得尤為重要。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)14號(hào)試驗(yàn)包和19號(hào)試驗(yàn)包與27號(hào)對(duì)比包的平均降溫度數(shù)、平均降溫速率、平均中包溫差以及平均包殼溫度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從比數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用納米絕熱板技術(shù)進(jìn)行鋼包溫降控制，具有非常顯著地效果。

【參考文獻(xiàn)】

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