應用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制試驗研究

張庭強 李子興

【摘要】本文首先對納米絕熱板技術(shù)進行了一番概念性的描述，然后主要通過對14號試驗包和19號試驗包與27號對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行對比實驗，分析了應用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制。結(jié)果表明，應用納米絕熱板技術(shù)進行鋼包溫降控制，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)；鋼包溫降控制實驗；應用研究

0.引言

在煉鋼工序生產(chǎn)過程中，鋼包是重要設備之一，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該設備的保溫性能以及使用壽命的長短與煉鋼工藝是否能夠順利穩(wěn)定的進行有著密切的聯(lián)系，在一定程度上，直接對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量造成影響。在長期的實踐過程中，我國大力發(fā)展了煉鋼用鋼水的處理技術(shù)，各種精練處理工藝應運而生，使鋼水的精練處理技術(shù)逐漸得到完善。通過不斷研究發(fā)現(xiàn)，應用納米絕熱板技術(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、鋁箔以及低導熱系數(shù)材料通過復合壓制而成的。納米氣凝膠是納米絕熱板內(nèi)部具有低導熱系數(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偏小，因而大大降低了材料的導熱系數(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，從而降低了材料對于熱輻射的吸收率，使由于熱輻射帶來的熱損失大大減少[1]。鋁箔的表面具有較強的光反射能力，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程中，當孔隙的直徑比氣體平均自由程還小時，孔隙內(nèi)部的氣體分子會保持在靜止的狀態(tài)下，并且被吸附在氣孔壁上，使得所有的氣體分子無法進行對流，性質(zhì)發(fā)生一定變化，喪失布朗運動能力，從而阻止了氣體進行對流及傳遞熱量[2]。

1.2理化指標

從化學成分方面來看，納米絕熱板的相關(guān)理化指標主要包括稀土和三氧化二鋁（Al2O3）；而從物理性能方面來看，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℃，導熱系數(shù)小于或等于0.05W·（m·K）-1，抗折強度大于或等于0.40，體積密度為600（±10%）kg·m-3。

2.應用納米絕熱板技術(shù)的鋼包溫降控制試驗

2.1實驗方法

本實驗所采用的實驗包為14號包和19號包，對比包27號包，通過實際生產(chǎn)和使用進行同步實驗，實驗時間為7天，在此過程中進行數(shù)據(jù)的跟蹤和采集。

2.2實驗步驟

第一步，對納米絕熱板進行安裝。在安裝過程中，首先在整個包壁表面貼上一層厚度約為5毫米的絕熱板。

第二步，對已經(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，在澆注過程中，必須防止振動棒與納米絕熱板發(fā)生碰撞，以免造成納米絕熱板的損壞。一旦發(fā)現(xiàn)納米絕熱板掉進澆注溶液當中，必須及時將其撿出。

第三步，在使用剛包的過程中，首先應該測量包殼的溫度，與此同時，將與之相對應的鋼包種類、爐號等相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄下來，并對普通鋼包的溫度測量記錄與試驗鋼包的溫度測量記錄進行對比分析，以此對納米絕熱板的保溫效果進行檢測。

3.實驗結(jié)果

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

表1實驗鋼包與對比鋼包的溫度比較

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號實驗包 46.05 2.70 4.56 308.05

19號實驗包 41.02 2.28 4.23 331.73

27號對比包 50.15 2.92 5.89 370.35

3.2 實驗包與對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比圖分別如圖1、圖2以及圖3所示。

圖1 實驗包與對比包的平均降溫度數(shù)對比圖

圖2 實驗包與對比包的平均中包溫差對比圖

圖3 實驗包與對比包的平均包殼溫度對比圖

從圖1、圖2以及圖3中我們可以看出，27號對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號試驗包和19號試驗包對比，明顯偏低，由此表明，試驗包納米絕熱板技術(shù)的應用能夠有效降低鋼水散熱，效果十分顯著。當代精煉工藝越來越發(fā)達，因此，對在煉鋼過程中的對降低溫度損失的要求也越來越高，而納米絕熱板技術(shù)完全與這一發(fā)展要求相適應。

4.討論

自20世紀末期以來，為了使煉鋼的成本得到有效控制，提高鋼的質(zhì)量，世界各國的研究人員經(jīng)過長期的研究和實踐，大力發(fā)展了煉鋼用鋼水的處理技術(shù)。如今，煉鋼技術(shù)對鋼包提出了更高的要求，它已經(jīng)不在是一個簡單的運輸容器[3]。因此，為了滿足工藝對材料的嚴苛要求，使用更現(xiàn)代化的鋼包材料顯得尤為重要。

綜上所述，本實驗通過對14號試驗包和19號試驗包與27號對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行對比實驗，從比數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)，應用納米絕熱板技術(shù)進行鋼包溫降控制，具有非常顯著地效果。

【參考文獻】

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