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降低钢包散热损失的研究 田守信 2014.06 本文经过对钢包散热计算、设计和以及对保温材料的研究，为了钢包保温，钢包衬应该采用四层材料砌筑。即在钢壳内表面涂层节能涂料，向内是10mm的纳米绝热板，再向内是75mm的高强纳微米隔热浇注料，再向内是工作层。渣线工作层采用了低导热系数的镁碳砖，熔池工作层采用了刚玉尖晶石质不烧砖。这种砌筑方式应用到120t钢包上，导致了渣线处钢包壳为2100C，熔池钢包壳温度为1970C。这种砌筑方式应用到85t电炉钢包上，导致了渣线钢包壳温度为1910C，因熔池也采用了镁碳砖，导致了熔池处包壳为2060C。散热的减少，导致炼钢钢温度降低约200C，显著降低了炼钢成本。这对降本增效和节能环保有很大的意义。 摘要 高耗能、高污染、高排放的“三高型”企业的生产不仅效益低下，还造成了各种各样的污染，频频发难的雾霾污染给我们敲响了警钟。调整经济结构、转变发展方式已经成为保持经济社会可持续发展的必然选择。随着社会进步和对能源需求的增加，全社会对节能环保的要求越来越高。特别是钢铁行业进入了市场饱和的微利时代，降低成本提高效益和节能环保以求得生存已经成为钢铁企业的头等大事。 钢铁行业是能耗大户。目前我国钢铁行业的能耗比日本高50%，我国大型企业也要高30%[1]。因此，钢铁冶金窑炉保温节能对提高经济效益和环保是非常重要的，特别是钢包保温显得尤为重要。这方面有很多研究。概括起来钢包保温层主要采用轻质浇注料（包括轻质砖）、纤维隔热板和纳米绝热板三种材料进行保温。 1 前言 莱芜钢厂90t钢包永久层用浇注料，其表面温度为3650C，而采用了纤维隔热板，钢壳温度降低到2900C[2]。安阳钢厂100t钢包采用了纳米绝热板，钢包壳温度降低到2500C[3]。纳米绝热板可以使钢壳温度降低500C左右[4,5]。到目前为止，采用纳米绝热板后保温效果最好。到目前为止，纳米绝热板也被认为是保温材料的极品。纳米绝热材料在钢包上的应用成为热点。但是存在下列问题：一是它不耐高温，使用温度一般在10000C以下，导致使用寿命较低；二是强度较低，导致了导热系数变化较大和钢包内衬变形，这导致了保温性能变差和带来安全隐患。钢包是在移动、机械撞击和较大波动的高温条件下使用。因此，纳米绝热板在钢包上应用受到限制。为解决这方面的问题，作者进行了研究。现报导如下： 1 前言 2.1炼钢温度对钢包温度的影响 根据散热方程，解析热面温度对钢壳温度的影响。结果见图1。 2 影响钢包壳表面温度因素的探讨 图1 炼钢温度对钢壳温度的影响 由图1可知：钢液温度的提高，导致钢壳温度的增加，但是增加不显著。在一般炼钢温度范围内，导致的钢包壳温度变化在100C以内。 2.2环境温度对钢包壳温度的影响 设定纳米板10mm，高强纳米绝热浇注料75mm，低碳镁碳砖200mm，解析环境温度变化对包壳温度的影响。结果见图2。 图2 环境温度对钢壳温度的影响 由图2可知，外界温度降低，钢包壳温度降低，一般外界温度每降低100C，钢包壳温度下降50C。这对降低钢包壳温度还是非常显著的。因此，改善外界条件，可以显著降低钢包壳的温度。北方的冬天钢壳温度就显著低，而南方的夏天就显得很高。 2 影响钢包壳表面温度因素的探讨 2.3热阻对钢包壳温度的影响 设定环境温度300C，钢液温度为16000C，计算不同热阻对钢壳温度的影响，结果见表1。 表1不同热阻对钢包壳表面温度和散热量的影响 2 影响钢包壳表面温度因素的探讨 3.6 3.3 2.9 2.5 2.3 1.5 / 对于120t钢包节能/kwh.t-1 1.93 2.21 2.59 2.94 3.12 3.93 5.34 热流/kw.m-2 150 162 178 191 198 226 265 包壳表面温度/0C 0.75 0.65 0.55 0.48 0.45 0.35 0.25 热阻/m2kw-1 由表1可知，热阻增大，钢包壳温度显著降低。能耗降低。但是，随着热阻增加，表面温度下降幅度降低，二者不是线性关系。 3.1节能涂料 把柯信开发的节能涂料涂在不同耐火材料表面上，然后放在10000C炉子里保温3h以上后，取出测表面温度。在马弗炉（内膛温度6000C）门砖上以及镁碳砖固化窑(内温度2000C)出口门上一部分涂上涂料，稳定后测它们表面的温度。结果见表2和表3。 表2节能涂料对表面温度的影响 3 材料选