纳米技术在50吨整体浇注钢包上的应用实践

1、纳米技术在50吨整体浇注钢包上的应用实践肖良文 （福建三安钢铁 炼钢厂，福建省泉州市安溪县湖头镇， ：362411）摘 要：通过运用纳米复合绝热板的钢包32号与对比钢包33号进行三次钢包包龄对比试验。由试验钢包与对比钢包在盛钢水时的包壳表面温度差、平均温降速度和钢水浇注结束时钢包表面温度差三方面阐述钢包运用纳米技术控制钢包温降的显著效果。关键词： 钢包，纳米复合绝热板，温降，纳米硅空心颗粒。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、引言随着钢铁企业的迅猛发展，钢材市场的竞争越来越激烈。各炼钢纷纷在各自的企业内开展各式各样

4、 “节能降耗”技术攻关。对转炉炼钢来讲，降低冶炼过程温度、终点温度、工序温度是降低各种能耗的关键，对转炉炼钢企业有非常重大的意义。本文重点介绍福建三安钢铁 炼钢厂纳米技术在钢包上的应用实践过程。纳米技术在钢包上的应用是通过在钢包内壁贴一层纳米复合绝热板来实现。纳米技术的应用使钢包的保温性能增强，降低转炉到连铸工序热损。2、技术现状福建三安钢铁 炼钢厂（下简称三安炼钢厂）年产粗钢127万吨，现有1座600吨混铁炉、2座50吨转炉、2台6米弧连铸机、椭圆型50吨钢包20个，主要生产普碳钢和低合金钢，钢包内衬为Al-Mg尖晶石浇注料。椭圆型钢包内衬长轴方向厚198，短轴方向190，包底厚400. A

5、l-Mg尖晶石浇注料的导热系数比较大（1000时为）,钢包的保温性能差。三安炼钢厂连铸在生产过程中，由于钢水浇注到后期钢水温度低，造成钢水浇注不尽（钢水回炉或直接翻倒到在线钢包内）或连铸机停机的生产事故，时有发生。2010年8月份钢水浇注不尽合计50吨，引起停机一次；9月份钢水浇注不尽合计54吨，引起停机两次。3、实施方案复合绝热板的工作原理纳米复合绝热板是采用铝箔、纳米硅空心颗粒、陶瓷微粉、纤维布及各种添加剂，经过特殊工艺复合而成。纳米复合绝热板的保温机理主要有三部分组成：一是高亮度、高反热辐射的铝箔；二是阻碍气体分子热运动；三是纳米硅空心颗粒及陶瓷微粉的低导热率。钢水热能通过辐射、对流、传

6、导的方式传到纳米复合绝热板表面。首先纳米复合绝热板通过表面光滑、亮度高、热反射率强的铝箔反射回去部分热量（铝箔反射率高达87%以上），陶瓷微粉对不同波长的红外线和可见光具有极好的反射和辐射功能。剩余热量继续向前传递，进入二氧化硅纳米空心颗粒及陶瓷微粉组成的热阻层。在此热阻层里，纳米空心颗粒的气孔尺寸（50nm）小于空气平均分子自由程（在标准状态下近似70nm，根据气体平均自由程方程，可见，在使用温度的情况下，70nm），气体热量的传递主要是通过高温侧的分子向低温侧的较低速的分子，逐级进行热输送，而此时纳米空心颗粒在此形成一道屏障阻碍气体分子热运动，阻碍热量的传导 W/mk，陶瓷微粉的热导率也较

7、低，也阻碍了热量传输。纳米复合绝热板就是通过铝箔、纳米硅空心颗粒、陶瓷微粉来起到保温效果。纳米复合绝热材料的热导率是目前所使用材料中最小的（见图1）。图1常用材料的热导率复合绝热板的理化指标铝箔、纳米硅空心颗粒、陶瓷微粉含量不同，生产的纳米复合绝热板的理化指标大不相同。三安炼钢厂选用厚度为5mm的绝热板（见表1）：表1纳米复合绝热板理化指标名称指标体积密度/m3600(10%)抗折强度MPa热导率w/mk耐火度1300线收缩率%,10003h耐压强度MPa(压缩10%)25反热辐射率比表面积/g600（1）采用相同型号、相同材质、相同条件的钢包经三次包龄周转跟踪做对比试验，试验包为32号、对比

8、钢包为33号。（2）试验数据应用同一把非接触红外线测温枪（深圳华盛昌8817H低温段）采集。（1）纳米绝热板的安装：在浇注好包底的试验钢包内壁贴一层纳米绝热板，厚度为5cm。（2）在贴纳米绝热板时，纤维布一面涂胶水与钢包内壁相贴，自下而上粘贴，上块板的下边缘压住下块板的上边缘，重叠量为3cm。（3）贴好纳米绝热板，浇注包壁。浇注时避免振动棒碰到纳米绝热板，以防破坏纳米绝热板。若发现纳米绝热板混入浇注料中，应及时清理干净。4、试验数据收集及分析试验数据采集：钢包放完钢水后吹氩结束时测量。三安炼钢厂在线钢包车上设有小渣盆，为避免测温误差，试验和对比钢包上的数据采集点见图2。图2测温数据采集点（1）

9、温度差值分析：温度差值=对比钢包温度-试验钢包温度第一次包龄共收集了80组数据，根据同包龄对比，对数据进行处理，其曲线图分析见图3：图3各部位温度差值曲线A、钢面上部温度差在包龄1824炉时未采集到数据；B、左耳轴座下部：34炉次和38炉次测量时32号钢包在测温时测到包底的边缘，故温度差较小；C、36炉时33号钢包离线焊接底吹管路；D、包龄越高，温度差值越大，保温效果越好。（2）在钢包包龄相同的情况下，钢包装满钢水，其包壳表面温度差30的试验数据为89.2%（见图4）。图4温度差值频率试验数据采集：钢包放完钢吹氩结束时第一次测量，开浇5分钟后第二次测量。这两次测量点选择同一位置（即钢包机构正上

10、方800mm），采集温降试验数据40组。在相同条件下，试验钢包32号在生产使用时，平均温降速度/min；对比钢包33#平均温降速度/min，说明32#钢包比33#钢包的保温效果强。试验数据采集：钢包浇注结束倒完渣时测量。在第一次试验采集点（图2）的基础上，增加两个采集点（即增加滑动水口对面的钢包倒渣面上部位和下部位）。32号、33号钢包整个包龄共采集了50组数据，根据同包龄对比，数据分析见图5：图5空包各部位温度差值（1）包龄第3炉次时，32号比33号钢包温度高，因33号钢包在使用前烘烤时间不够造成（在使用过程中耐材吸收热量）。（2）钢面上部：包龄58炉次是温差19，33号钢包数据收集测到渣子

11、的温度。（3）钢面下部：包龄57炉次时温差15，32号钢包测温时位置太下测到了钢包底外缘（包底未贴纳米绝热板）。（4）倒渣面下部：47炉次时倒渣面下部温差3在测温的时32号钢包和33号钢包都测到了包底外缘。（5）32号、33号钢包对比，包龄前40炉温度差不大，在2030区间的温度差值数比例为41%；包龄40炉后随着包龄的增加温度差越来越大，最小差值为26 最大差值为115，温度差30温度差值数比例为59%（见图6）。图6空包各温度差值频率图5、结论从上述三次跟踪实验来看，应用纳米技术的钢包比普通钢包表面温度低3070，平均降温速度少/min。在钢包内壁贴5厚的纳米复合绝热板对钢包的保温效果较好

12、。三安炼钢厂已经于2010年10月在所有钢包上推广使用，现已取得显著的效果。6、经济效益分析（1）纳米技术在钢包上的应用，可提高周转钢包的温度，并在相同钢包温度情况下，可减少了在线烘烤钢包的时间，节约了煤气用量。（2）可提高炉前红包出钢率，使转炉冶炼操作更加平稳，更易控制各炉间物料平衡与消耗，从而降低冶炼成本。（3）因钢包温度的提高，可进一步降低转炉出钢温度，进而提高转炉炉龄，并降低其它辅料及合金消耗，提高钢水质量。（4）钢包保温性能提高，可使连铸在浇注同一包钢水时，中包过热度平稳，为连铸提供了良好的生产条件，对减少浇注后期中包低温度死流事故有较大帮助。（5）因钢包包壳温度降低，可降低包壳变形几率，延长钢包包壳使用寿命。参考文献： 1 罗源奎，应用纳米绝热板技术的钢包降温控制试验研究工业加热，2009，（2）：69-702 段先