鋼包全程加蓋技術(shù)
一、?目的：實(shí)施鋼包全程加蓋的目的有二個(gè)。
1.減少鋼水和鋼包內(nèi)襯的輻射散熱和對(duì)環(huán)境的熱污染。
2.降低煉鋼成本。
二、?現(xiàn)狀：為了減少鋼水及鋼包內(nèi)襯的輻射散熱，目前國(guó)內(nèi)外普遍的做法是：
1.在澆注前最后一次爐外精煉結(jié)束后，用人工或布料設(shè)施向鋼液面投加保溫材料（如稻殼、廢紙漿顆粒、粉煤灰為主的顆粒狀保溫材等）。
2.在連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)上增加鋼包加蓋裝置。
3.由于澆注結(jié)束后，鋼包內(nèi)襯溫度急劇下降，為了不使出鋼時(shí)鋼水降溫過(guò)大，在鋼包準(zhǔn)備完畢，準(zhǔn)備再次受鋼前，在鋼包臺(tái)車(chē)線上設(shè)在線快速烘烤裝置，將鋼包內(nèi)襯表面溫度烘烤到1200℃左右。
除了上述三點(diǎn)措施外，國(guó)內(nèi)外除個(gè)別廠外，在轉(zhuǎn)爐出鋼后——爐外精煉前以及爐外精煉后——鋼包吊上連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)前這兩個(gè)階段都處于鋼水向環(huán)境自由輻射散熱狀態(tài)；在澆注結(jié)束，鋼包由連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)上吊下直到在線快速烘烤之前，鋼包耐火內(nèi)襯向環(huán)境自由輻射散熱狀態(tài)。所謂鋼包全程加蓋是指在鋼包使用過(guò)程的整個(gè)周期內(nèi)，除鋼包受鋼及爐外精煉二個(gè)階段外，其余時(shí)刻鋼包都被包蓋所蓋住，這就可以大大減少鋼水及鋼包向環(huán)境的輻射散熱。本技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)是不使用廠房?jī)?nèi)作業(yè)率已經(jīng)很高的大型吊車(chē)完成揭/加蓋操作，而由不需要任何附加動(dòng)力或只需功率極低的附加動(dòng)力裝置來(lái)完成揭/加蓋操作。此外使用本技術(shù)后加鋼包的揭/加蓋操作基本上不會(huì)影響鋼水的傳隔時(shí)間、不會(huì)擾亂廠房?jī)?nèi)的物流。
三、?鋼包全程加蓋的效果
1.鋼包耐火內(nèi)襯的溫度場(chǎng)
圖4是無(wú)蓋時(shí)鋼包內(nèi)襯的溫度場(chǎng)的變化情況。直線a是鋼包內(nèi)盛納鋼水時(shí)的溫度場(chǎng)。當(dāng)澆注結(jié)束后，高溫內(nèi)襯向環(huán)境輻射散熱，其內(nèi)壁（熱端）溫度很快由1600℃左右下降到600℃左右甚至更低，其耐材內(nèi)部溫度也相應(yīng)下降，其溫度分布如曲線b。由曲線b可知，離熱端工作面越近，其溫度也下降得越多。當(dāng)鋼包清理及準(zhǔn)備結(jié)束后，置于在線快速烘烤裝置處烘烤后鋼包耐材溫度恢復(fù)到直線c，出鋼后耐材溫度又逐漸上升最后回到直線a?？芍筒臏囟扔芍本€c上升到直線a所吸收的熱量是鋼水溫度下降得較快的原因，這部分熱量只能通過(guò)提高出鋼溫度來(lái)補(bǔ)償。
2.鋼包加蓋與不加蓋的比較
國(guó)外某廠對(duì)二種150噸鋼包分別測(cè)定其表面溫度變化后，計(jì)算出其熱損失的情況，圖5反映了二種鋼包的熱損失情況。由圖5可知：
未加蓋的鋼包在澆注結(jié)束后的輻射熱損失（以一分為一個(gè)計(jì)算單位元）最大，以后隨著內(nèi)襯溫度下降，熱損失逐步減少，這種情況符合輻射散熱的規(guī)律。二十二分后鋼包清理和再次受鋼的準(zhǔn)備工作完成，開(kāi)始在線烘烤（此時(shí)的熱損失為負(fù)值，表明鋼包內(nèi)襯吸收了燃?xì)馊紵懦龅臒?。隨著內(nèi)襯溫度逐步提高，內(nèi)襯溫度與燃燒廢氣溫差縮小。內(nèi)襯吸熱速度顯著減慢。這說(shuō)明在線烘烤的效率是很低的。在線烘烤結(jié)束到出鋼這段時(shí)間鋼包的輻射散熱速度再次升高。
加蓋后鋼包的熱損失情況顯著不同。從澆注結(jié)束一直到出鋼前幾分鐘，鋼包一直被包蓋所覆蓋，其熱損失幾乎是一個(gè)定值，呈現(xiàn)出傳導(dǎo)散熱的特征，只是在出鋼前幾分鐘揭蓋后，短期內(nèi)襯呈現(xiàn)輻射散熱的特征。
3.鋼包加蓋后的實(shí)際效果：由于國(guó)內(nèi)外鋼包加蓋情況極少，因此實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)不多。據(jù)已有資料，巴西CST鋼廠150噸實(shí)績(jī)，采用鋼包加蓋措施后，取消在線快速烘烤尚可降低出鋼溫度10～15℃。
歸納起來(lái)采用加蓋鋼包后可得到如下效果：
3.1直接經(jīng)濟(jì)效益：降低出鋼溫度10～15℃。根據(jù)各廠綜合統(tǒng)計(jì)情況，每降低出鋼溫度1℃可降低煉鋼成本1.5～2元/噸鋼水。
3.2降低出鋼溫度15℃/噸鋼水，相當(dāng)于少向環(huán)境排放3150Kcal/噸鋼水（13190KJ/噸鋼水），相當(dāng)于少燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤450Kg/噸鋼水。
3.3轉(zhuǎn)爐出鋼溫度降低，[O]相應(yīng)降低，脫氧合金消耗降低；出鋼溫度降低，可增加廢鋼比，提高鋼水產(chǎn)量；出鋼溫度降低，可提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制命中率，縮短冶煉時(shí)間；出鋼溫度下降，有利于延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐爐襯壽命，降低耐材消耗。
3.4取消鋼包在線快速烘烤裝置（降低基建費(fèi)用）、降低能耗。關(guān)于在線快速烘烤所消耗的能源介質(zhì)，各廠情況有所不同。如寶鋼集團(tuán)某分廠150噸轉(zhuǎn)爐實(shí)績(jī)，在線快速烘烤消耗天然氣約0.3～0.4Nm3/噸鋼水。取消在線烘烤還可少向環(huán)境排放約3500Kcal/噸鋼水（約14650KJ/噸鋼水）
3.5加蓋鋼包內(nèi)鋼水上下溫度均勻，可減少中間包鋼水溫度的波動(dòng)，對(duì)穩(wěn)定連鑄拉速有利，從而減少連鑄的操作事故，連鑄拉速穩(wěn)定，結(jié)晶器液面波動(dòng)減少，可提高鑄坯的表面質(zhì)量；受鋼時(shí)加蓋鋼包比預(yù)熱鋼包溫度還高，而且上下溫度均勻，鋼包內(nèi)粘冷鋼、冷渣很少，從而減少對(duì)渣線、包底清理時(shí)間；加蓋鋼包耐火內(nèi)襯急冷急熱時(shí)間短少，壽命延長(zhǎng)，耐材消耗大大降低，鋼包周轉(zhuǎn)快，可減少在線鋼包的使用只數(shù)。
3.6取消鋼水保溫材（降低生產(chǎn)費(fèi)用，并減少作業(yè)的輔助時(shí)間，可提高生產(chǎn)量）；保溫材投放裝置（降低基建費(fèi)用）；取消連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包加蓋裝置（降低基建費(fèi)用）。