中间包采用纳米绝热保温层、轻质保温砖、轻质莫来石浇注料的实施和效果
发布日期： 2019-12-30 15:49:21 阅读量（581） 作者：张红保温中间包采用 WDS 纳米板绝热保温层、轻质保温砖和低水泥半轻质莫来石浇注料整体浇注。
1、中间包耐火材料配置结构设计
在不改变目前浇注系统和中间包盛装钢水容量的情况下，确定中间包内部尺寸。为降低中间包热量损失，增加一层绝热衬，绝热衬采用 5 mm 厚 WDS 纳米板绝热保温层和 30 mm 厚轻质漂珠砖，永久衬采用莫来石质浇注料，在不影响目前中间包钢水容量和流场包壁的情况下，包壁厚度为 185 mm，包底浇注区为 185mm，冲击区部位为 330 mm，工作层涂料厚度为 40 mm，渣线及局部冲刷区域 45~50 mm，具体见图1。
图 1 保温中间包耐火材料结构
2、中间包热平衡时理论计算
通过中间包热平衡时模拟计算各界面温度，评估中间包各种材料使用安全性。模拟计算时设定的边界条件为：钢板厚度 30 mm;隔热板 5 mm;轻质漂珠砖 30 mm;浇注料 185 mm;涂料厚度 40 mm;工作衬与钢水界面温度 1550 ℃。热态达到平衡后各界面温度模拟计算结果为：涂料与浇注料界面温度为 1430 ℃;浇注料与轻质砖界面温度为 956 ℃;轻质砖与隔热板界面温度为 737 ℃;隔热板与钢壳界面温度 202 ℃。模拟计算结果表明各种材料均在安全使用范围内，但相对原粘土砖中包涂料与浇注料界面温度有所提高。具体如下图2所示。
图 2 中间包热平衡时模拟图
对原砖砌形式和上述耐火材料形式均进行了热平衡后传热模拟计算，结果如表1所示，原砖砌包达到热态平衡后钢壳温度为 298.2 ℃，通过中间包钢壳热损为 6749.8 W·m-2;试验中间包达到热态时钢壳温度为 201.6 ℃，通过中间包钢壳热损为 3237.5 W·m -2。
表 1两种形式热平衡传热模拟计算对比
计算结果是在达到热态平衡后模拟的结果，而中间包在使用中往往不能达到热态平衡，但可以说明一种趋势，即在中间包趋向热平衡的状态时各层材料均在安全使用范围内，同时与目前采用的中间包耐火材料相比具有一定的保温效果和较少的热损失。
3、中间包整体浇注方案
3.1 锚固钉焊接
焊接前按图纸尺寸要求应进行划线确定锚固钉位置。侧壁二大面第一排锚固钉中心距底面 186 mm，第二排中心距转角部 130 mm，第三排始中心距均为 232 mm，共 7 排。第二排端面在锚固钉中心距底面 238mm，自第二排中心距均为 232 mm，共 6 排，纵向中心距均为 250 mm。底部首排中心距端面 270 mm，第二排始中心距均 232 mm，纵向中心距均为 250 mm。锚固钉的焊接必须牢固,锚固钉的尺寸及轻质砖的焊接及砌筑方式如图3所示。
图3 (a)锚固钉和(b)轻质砖的焊接及砌筑
3.2 WDS 纳米隔热板粘贴
隔热板粘贴一层(5 mm)，在锚固钉间粘贴隔热板，粘结剂采用化学浆糊(CMC)或聚乙烯醇，搅匀后可直接涂抹于钢壳内表面，将隔热板直接粘贴于钢壳上，隔热板粘贴时不去除外包装，如需切割则需对切口部位用胶带贴封。粘贴时需用泥板按压确保隔热板平整密贴。先包壁，待包壁砌筑轻质砖完成后再贴包底。具体如下图4 所示。
图4纳米绝热板粘贴
3.3 砌筑轻质砖
砌轻质砖用火泥湿砌，水泥采用高铝火泥，火泥饱满，砖缝不大于 2 mm，错缝砌筑。遇锚固钉部位需切口，可用手锯将轻质砖锯呈三角形口子后砌入。按先包壁后包底的次序进行。具体如下图5所示。
图5漂珠轻质砖砌筑
3.4 放置胎模浇注
图 6为中包胎膜示意图。胎模外表面均需均匀涂抹一层润滑脂，将胎模吊置于中包内，调整与钢壳间隙，误差应控制在±5 mm 以内，可利用胎模上四个调整螺栓调节包底厚度和胎模放置的不平整度和与钢壳间隙，调整好后用座砖孔下固定螺栓紧固，胎模必须固定牢靠，为确保浇注中防止胎模位移或上浮可以利用圆钢或钢板将胎模与中包法兰临时焊接。经浇注、养护、烧烤、脱模后达到如图 7的效果。
图6中包胎膜示意图
图7砌有 WDS 纳米隔热板的 4#包烘烤结束停火包盖吊离后的浇注料状态
4、 连铸浇注过程中间包保温效果的评估
砌有 WDS 纳米隔热板的 4 号包、6 号包和普通砖砌包在使用过程做了全程的钢壳温度监测，采用非接触式红外测温仪对对象包监测的相同部位的三个测温点同时进行温度测量并记录，如图8 为钢壳温度测量点。
图8中间包钢壳温度测量点示意图
对中间包不同部位钢壳温度进行监测制作成如表2所示。从表2监测温度记录来看，随着使用炉龄的增加，无论是砖砌包还是有绝热衬包钢壳温度升高，热损增加;有绝热衬和浇注料永久衬的中间包与砖砌中间包相比，同一浇次浇铸后期钢壳温度要低得多，具有明显的保温隔热效果，热损减少，具有明显的节能效果;按目前浇铸 6 炉计，保温中间包金属壳温度从第 1 炉降低 17 ℃到第 6 炉降低 83 ℃，并且随着连浇炉数增多，降温更加明显。
表2 监测记录
又对中间包耐火材料保温效果进行了检测，由表 9 可知连铸浇注中间包保温效果良好，可以明显延缓钢水温度的降低。
表3中间包耐火材料保温后钢水温降情况对比
按浇铸6炉计，保温中间包金属壳温度从第1炉的降低17℃到第6炉的降低83℃，并且随着连浇炉数增多，包壳降温更加明显，钢水温降偏差Ϭ降低10.31%，波动幅度收窄明显，有利于提高连铸浇钢过程中钢水温度的稳定性，提高铸坯质量。中间包耐火材料浇注作业生产线，降低耐火材料消耗、提高作业人员劳动生产率，也解决了中间包保温后的安全隐患。
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