Emisshield高发射性节能涂料助力钢铁窑炉实现节能减排

Emisshield助力钢铁窑炉实现节能减排一、背景介绍多年来，多种高发射性涂料被尝试应用到钢铁及其它高温领域，但是因为并未取得良好的效果，一直没有被钢铁行业客户所认可。大部分应用的失败是因为使用者没有正确理解发射系数这个概念而错误的使用了材料，尤其是涂料本身耐物理和化学侵蚀的弱点，不能在苛刻的炼钢条件下长时间使用。涂料的发射系数随时使用时间的延长而减弱，涂层也在高温条件下因粘结力不佳而脱落。在1994年，美国宇航局（NASA）研发出一种高发射率的涂料，用于新一代航天飞机X33（图1）和X34（图2）表面的隔热保护。2年后，这项技术被授权使用到民用领域。图1X33航天器 图2X34航天器二、Emisshield材料NASA研发的这项技术须满足航天器在执行各项任务时发射率保持不变。NASA使用昂贵的不氧化的高发射性材料，将航天器返回大气层时因与大气摩擦产生的热量（表面温度1650OC）有效地吸收并再发射热量。NASA改进了之前材料体系，新的陶瓷材料组成和粘结技术使其可以喷涂到金属，陶瓷材料，耐火材料，陶瓷纤维基体。因航天器要求涂层的厚度必须轻薄，所以新材料喷涂、固化后的厚度只有0.1~0.2mm；材料喷涂后与基体的粘结力高于涂层间的粘结力，喷涂后，材料不会因为热震循环而脱落；当基体与材料受到热震冲击时，该材料可以产生微小的延展来抵消热震产生的剥离力，而这些微小的延展会在热塑性的流动或烧结后回复原状；此外，该材料使用的硅酸盐质无机粘合剂，具有耐酸碱侵蚀性，同时该材料喷涂后可完全遮盖金属表面，无针眼，所以特别适合应用到腐蚀较严重的部位。三、 发射系数通过内壁表面高发射率材料再辐射的热量可以以如下公式计算:Q=Ew-&（L-T）CL4Q=再辐射的热量Ew二内壁涂料的发射系数6=斯忒藩-玻尔兹曼常数T4=内壁涂层的温度T「二炉内低温产品的温度在钢铁窑炉中，所有的耐火材料和金属基体的在高温条件下的发射系数只有0.2~0.3之间。而Emisshield材料的发射系数Ew在0.85~0.95之间，艮口85%~95%的吸收的热量会被再辐射回窑炉内的低温产品。而Emisshield材料在1650OC的高温条件下仍保持一致的发射率。6是一个不变的常数。另外的一个可变量，也是决定是否Emisshield产生效果的关键因素是炉内的温差，即内壁和被加热产品的温差：TC4-Tl4。炉内温差越大，再辐射的热量也就越大，但是如果炉内温差较小或者没有温差，则喷涂高发射性节能材料即不起作用。所以，使用高发射性节能材料需要取决于炉内是否存在辐射条件。如果窑炉内不存在热量辐射环境，那么高发射性材料则不会起到预期的效果，例如在钢包接触钢水的内壁喷涂高发射性节能材料即不会产生作用；同样，如果在重质耐火砖和轻质内衬之间或是在耐火材料与炉壳之间喷涂此材料，或者在任何低温产品与节能材料直接接触的部位，材料也不能吸收、再辐射热量。四、 适用的钢铁窑炉Emisshield®喷涂材料可以在如下多个领域的高温部位使用：-氩氧脱碳炉罩-水冷电炉炉盖-退火炉-罩式退火炉-电炉炉盖-钢包预热炉盖•加热炉•辐射管•高温部位的支架•连铸•保温炉、合金炉五、 使用效果Emisshield®材料使用到以上能耗巨大的生产、加热环节之后，其优