节能保温耐火材料技术在钢包中的应用

　　保温耐材技术的应用旨在降低钢包工作层热损失，从而减少盛放钢水热损失。在现有钢包上实施有关保温耐材技术改造，需要考虑将钢包空间和重量的变化控制到小，且不能影响原有的砌筑工艺。通过改造，减小钢水温降以及钢包壳对外热辐射，提高钢水温度稳定性和连铸浇铸效率，同时减轻相关设备的高温辐射损害。

　　1钢包热量损失模型分析

　　钢包热量损失模型见图1。从图中可以看出，钢水在钢包中的热损失分为钢水渣面热辐射、钢包壳热辐射和钢包耐材热储存三部分。高效保温层一方面降低钢包温度，减少钢包壳对外热辐射产生的热量损失，另一方面增加钢包耐材的热储存，达到减少钢水温降的目的，同时减小耐材温度波动，延长耐材使用寿命。

　　钢包热量损失模型图

　　图1 钢包热量损失模型图

　　2保温耐材砌筑

　　钢包的普通砌筑方式和保温耐材砌筑方式对比见图2。砌筑时应结合生产特点，不影响现有的工作层和整体空包重量，确保行车不超重和重包净空高度。

　　钢包砌筑对比图

　　图2 钢包砌筑对比图

　　3过程对比分析

　　3.1过程温度测量

　　3.1.1钢包壳温度变化

　　选取钢种Q235B、SPHD，按钢种和工艺路径进行对比，一方面对比同工艺路径钢种条件下不同耐材钢包的包壳温度，另一方面对比不同工艺路径条件下两种耐材钢包壳不同区域的温度变化差异。钢包壳不同部位平均温度及差值见表1。

　　从表1可以看出，同钢种路径条件下，使用保温耐材钢包比普通耐材钢包的包壳温度低52℃;不同钢种路径条件下，保温耐材钢包的包壳温度变化比普通耐材钢包小;从不同钢种路径对比数据看，钢包壳温降程度不同，说明保温耐材的使用影响了钢包内热损失模型。

　　不同钢种和工艺路径条件下钢包壳测温对比

　　表1不同钢种和工艺路径条件下钢包壳测温对比

　　3.1.2钢水过程温降变化

　　选择工艺路径为“转炉→氩站→连铸”的钢种Q235B和工艺路径为“转炉→氩站→RH真空→连铸”的钢种SPHD，分析保温耐材钢包对钢水过程温降的影响。Q235B和SPHD钢不同耐材钢包钢水过程温度分别见表2。

　　Q235B和SPHD钢不同耐材钢包钢水冶炼过程温降

　　表2 Q235B和SPHD钢不同耐材钢包钢水冶炼过程温降

　　从表2数据看，在满足连铸中间包温度的前提下，冶炼Q235B钢的转炉终点温度在使用不同钢包时没有明显差异;冶炼SPHD时使用保温耐材钢包的转炉终点温度降低10℃。

　　3.2钢水温度变化情况及原因分析

　　3.2.1Q235B钢水温降

　　对于“转炉→氩站→连铸”工艺路径钢种Q235B，从转炉终点到连铸中间包约产生100℃的温降，主要有以下3个降温点。

　　①钢水搅拌

　　包括转炉放钢吹氩搅拌和氩站处理吹氩搅拌在内，在氩站不同吹氩强度情况下，温降相差约1℃，是钢水过程温降的决定性因素。

　　②钢包热损失及生产节奏

　　在钢水不吹氩情况下，普通耐材钢包每分钟温降约0.5℃，正常的周期误差10min，温降变化5℃。

　　③合金化

　　包括合金量和合金化时机，同钢种合金量相同情况下，合金化时机对钢水温降的影响较小。

　　3.2.2SPHD钢温降

　　对于“转炉→氩站→RH真空→连铸”工艺路径钢种SPHD，从转炉终点到连铸中间包温降约为125℃，主要有以下4个降温点。

　　①钢水吹氩搅拌

　　指从转炉放钢开始到氩站处理结束，此过程期间钢水在钢包中搅拌引起的钢水温降。

　　②RH真空处理温降

　　指在RH真空处理过程中由于真空槽吸热、环流气体搅拌引起的钢水温降。

　　③钢包热损失及生产节奏

　　普通耐材钢包在钢水不吹氩情况下的温降约0.5℃min。正常周期误差10min，温降变化5℃。

　　④合金化

　　包括合金量和合金化时机，钢种及合金量相同情况下，合金化时机对钢水温降的影响较小。

　　3.2.3原因分析

　　从降温点分析可以看出，对于“转炉→氩站→连铸”工艺路径钢种钢水，吹氩站吹氩强度对钢水温降的影响较大，掩盖了不同钢包对钢水温降的影响。“转炉→氩站→RH真空→连铸”工艺路径钢种钢水的温降影响因素稳定，使用不同钢包所导致的钢水温度变化明显。

　　3.3不同耐材钢包对连铸中包钢水温度的影响

　　分析连铸中间包钢水温度变化，从连铸中间包钢水温度差值(连铸中间包钢水温度差值ΔT=连铸中间包钢水温度T-连铸中间包钢水温度平均值T平)来看，不同工艺路径的连铸中间包钢水温度差值变化不同，如图3所示。

　　使用不同耐火材料中间包钢水温度差值对比图

　　图3使用不同耐材钢包连铸Q235B和SPHD钢时的中间包钢水温度差值对比

　　从图3可以看出，保温耐材钢包同普通耐材钢包相比，来自前者的钢水在连铸中间包的温度波动小，更加有利于连铸过程中的钢水温度稳定性。

　　结语

　　在冶炼过程中，采用保温耐材技术的钢包，一方面钢水热损失可降低10℃，另一方面钢包外壳温度可降低50℃，起到了降低转炉出钢温度、节能降耗以及稳定钢水浇铸温度、提高连铸效率的作用，同时也减轻了对钢包关联设备的热辐射损害。