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    1 前言

　　當(dāng)前，世界正面臨全球性金融危機(jī)，鋼鐵行業(yè)首當(dāng)其沖，損失巨大。成功的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)正適應(yīng)市場實(shí)際情況，努力改進(jìn)精煉處理及其生產(chǎn)系統(tǒng)。同時，工業(yè)整體上表現(xiàn)出良好的前景，鋼鐵生產(chǎn)不斷提高技術(shù)水平，最大限度的節(jié)約成本和降低能耗。

　　2 煉鋼用隔熱材料現(xiàn)狀及存在的問題和解決方案

　　(1) 隔熱材料現(xiàn)狀

　　熔融金屬的傳輸是鋼鐵生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，生產(chǎn)過程不同階段都通過不同形式的設(shè)備(魚雷罐、鐵水包、鋼包和中間包)間進(jìn)行運(yùn)輸或傳輸。由于熔融金屬溫度非常高，所以所有這些設(shè)備都需要隔熱。他們都面臨特殊的熱挑戰(zhàn)，在苛刻的壓力負(fù)荷下，隔熱系統(tǒng)必須能夠抵抗高溫的同時仍然保持低熱導(dǎo)率，這樣才能確保設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。

　　通過對國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)的調(diào)查和了解，目前在鋼鐵冶煉中主要使用的隔熱產(chǎn)品有普通陶瓷纖維板、鎂硅板、硅鈣板、微孔材料、蠟石磚、巖棉板和石棉板等。這些材料性質(zhì)大體可以分為三類：a、熱導(dǎo)率低，但強(qiáng)度低，在負(fù)荷下耐火度低；b、高耐壓強(qiáng)度，但是同時具有高熱導(dǎo)率；c、熱導(dǎo)率較低，強(qiáng)度較高，但在負(fù)荷下耐火度較低。第一類隔熱材料的缺點(diǎn)是，危險系數(shù)特別高。以鋼包為例，由于熔融金屬的沖刷，工作襯受到磨損而減薄，這樣隔熱材料所承受的溫度增加，受到的熱沖擊也將增加。由于材料強(qiáng)度很低，當(dāng)?shù)竭_(dá)極限使用溫度后，很快就會垮塌，就會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果——漏鋼，這是鋼鐵冶煉應(yīng)避免發(fā)生的事故。第二類隔熱材料的缺點(diǎn)是熱導(dǎo)率高，這樣設(shè)備的冷面溫度會很高，不利于工人現(xiàn)場作業(yè)操作，另外大量的熱損失，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，同時加大了對環(huán)境的污染。第三類材料的缺點(diǎn)是不但危險系數(shù)較高，而且石棉是可以使人致癌的材料。

　　(2) 存在的問題分析

　　現(xiàn)在市場上的背襯隔熱材料存在很大的危險和能源浪費(fèi)及環(huán)境污染問題。當(dāng)熔融鋼液倒入鋼包時，內(nèi)部溫度達(dá)1760℃甚至更高，而鋼包外部冷面溫度不能高于400℃，因?yàn)檫@是AISE(美國鋼鐵工程師協(xié)會)的技術(shù)報告所允許的最高溫度。如果超出這個溫度，在鋼板中很可能產(chǎn)生變形或者疲勞應(yīng)力，伴隨而來就會帶來健康和安全危險。

　　在高熱強(qiáng)度耐火材料工作襯和冷面板之間的不同膨脹，能夠?qū)е潞艽蟮妮S向和周向壓力，特別是在冷態(tài)鋼包快速預(yù)熱期間。在沒有伸縮余量的時候，使用樹脂結(jié)合白云石磚，或者直接結(jié)合鎂鉻磚工作襯也能導(dǎo)致很高得軸向和周向側(cè)壁板壓力。在逐漸加熱鋼包時，這些壓力能影響鋼包工作襯和安全襯的性能甚至厚度。通常以工作襯必須被替換的厚度作為鋼包壽命的終點(diǎn)。接近壽命終點(diǎn)時，工作襯減少到約原始后的1/3，在工作襯和安全襯之間的內(nèi)表面溫度增加很多。這就要求在工作襯上使用高性能和低導(dǎo)熱率的耐火材料。

　　如果背襯隔熱材料缺少恰當(dāng)?shù)哪蛪簭?qiáng)度或充分的耐火度，將發(fā)生收縮和變形，在隔熱襯和鋼板之間留下明顯的縫隙。這將在耐火材料襯里增加耐火磚之間接縫處的壓應(yīng)力。當(dāng)這些接縫損壞時，襯的使用壽命將被減少。如果隔熱系統(tǒng)能夠應(yīng)付這些應(yīng)力和需求，更長時間保持它的結(jié)構(gòu)形態(tài)，這將能夠增加鋼包的使用壽命，更低的運(yùn)行費(fèi)用和帶來更多的能量節(jié)省。

　　(3) 解決方案

　　通常，材料難以同時具有高強(qiáng)度和低熱導(dǎo)率這兩個性能，但是，Unifrax為了解決這些問題，而為鋼鐵冶煉開發(fā)了一種革命性的背襯隔熱系統(tǒng)——杜熱TM(Silplate?)高密板，它在這一領(lǐng)域能夠同時滿足所有的要求：具有高的耐火度，在高溫下保持高的耐壓強(qiáng)度，同時保持低的熱導(dǎo)率。

　　3 杜熱TM(Silplate?)高密板背襯隔熱系統(tǒng)的性質(zhì)

　　杜熱TM(Silplate?)高密板是目前由Unifrax提供的能夠在高溫高壓下保持其低熱導(dǎo)率特性的獨(dú)特產(chǎn)品。即使在最高工作溫度下，杜熱TM(Silplate?)高密板的物理性能完全不被改變，能夠確保整個爐襯(包襯)系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定，使用杜熱TM高密板，可在增加爐體(鋼包)體積的同時降低爐體(鋼包)外表的溫度，減少工作襯磚接觸處的相互作用力，確保更高的操作安全性，有效的節(jié)省能源。

　　對高溫的抵抗力和低熱導(dǎo)率是Silplate?產(chǎn)品系列的主要優(yōu)點(diǎn)，Silplate?中Fe2O3含量非常低，能夠在氧化和還原氣氛中使用，并且保持尺寸穩(wěn)定。Silplate?能夠抵抗除了氫氟酸、磷酸、鹽酸、硫酸和濃堿外大多數(shù)酸和腐蝕劑的侵蝕，具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性。

　　在900℃以下，除了微孔材料外，鎂硅板、鈣硅板、Silplate?1112和1308的線收縮均小于1%，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。超過900℃以后，鎂硅板的線收縮急劇增大，尺寸穩(wěn)定性不好。而Silplate? 1308在使用溫度范圍內(nèi)線收縮非常小，在1300℃的高溫下，線收縮僅為3%，穩(wěn)定性特別好。對于微孔板，當(dāng)溫度到達(dá)900℃，其線收縮就約達(dá)3%，溫度繼續(xù)升高到1000℃達(dá)到6%左右，高溫下穩(wěn)定性不好。

　　通過比較，認(rèn)為Silplate?是具有高耐火度，在高溫下保持高耐壓強(qiáng)度和低熱導(dǎo)率，同時又能夠保持尺寸穩(wěn)定的高性能隔熱背襯材料。

　　使用Silplate?背襯能夠降低鋼板溫度，在工作襯中，磚之間的接縫相互碰撞擠壓減少，在增加鋼包體積的同時帶來更高的安全使用性能和很大的能源節(jié)省。Silplate? 1308能在高達(dá)1300℃的高溫下使用。同時，隨著安全襯厚度的減少，增加了每次傳輸熔融金屬的體積，從而達(dá)到了安全和生產(chǎn)率之間的平衡。

　　4 杜熱TM(Silplate?)高密板的應(yīng)用實(shí)例

　　設(shè)計杜熱TM(Silplate?)高密板的主要目的是用在運(yùn)輸鋼水的設(shè)備中的背襯隔熱，降低設(shè)備的冷面溫度，增大設(shè)備的運(yùn)輸能力，提高設(shè)備的安全性能。

　　(1) 在鋼包中應(yīng)用

　　由于Silplate?優(yōu)異的高溫物理性能，從2004年5月開始，阿塞西塔(Acesita)不銹鋼廠決定采用Silplate?1308用來降低90t精煉包冷面溫度和增加傳輸熔融金屬體積。不銹鋼精煉鋼包溫度高達(dá)1730℃，使用 Silplate? 1308背襯隔熱系統(tǒng)之后，解決了先前存在的包殼變形問題，使用5次的熱成像測出精煉包冷面平均溫度為320℃，完全符合AISE的要求。根據(jù)拆除永久層后的Silplate?情況，可以明顯的看到Silplate?顏色基本沒有改變，尺寸穩(wěn)定。Acesita發(fā)現(xiàn)在每個壽命完成期間，它能增加每個鋼包的使用次數(shù)(最低滿足430次，超過8個月)，直到至少10個壽命周期之后，才需要替換安全襯。

　　由于在精煉包上的成功試驗(yàn)，Acesita決定將14個更大的VOD精煉包(95t)使用25mm厚的Silplate?1308，這樣不但增加容積，而且生產(chǎn)效率有很大的提高，也能節(jié)約大量能耗。

    (2) 在魚雷罐中的應(yīng)用

　　由于魚雷罐外壁溫度過高，在2006年，Ternium Group–Siderar采用16mm厚的Silplate?1112來降低罐壁的冷面溫度和提高魚雷罐的保溫性能。原先采用陶瓷纖維紙和鎂硅板，罐壁冷面溫度大約為350℃。采用Silplate?1112后溫度比用陶瓷纖維紙降低30%，溫度比用鎂硅板降低20%，并且不降低內(nèi)襯的性能。由于采用Silplate?1112的試驗(yàn)非常成功，Siderar隨后決定采用Silplate? 1308進(jìn)行試驗(yàn)，以進(jìn)一步降低鋼殼溫度，并且取得了更好的效果。

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