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永久層的保險功能
鋼包永久層作為內(nèi)襯的重要組成部分,是鋼包安全運行的最后一道屏障,又是工作層價值最大化的可靠保障,因此永久層的保險功能是第一位的。
(1)整體澆注永久層
理論上整體澆注因沒有磚縫安全可靠性高,但實際上澆注料在使用過程中會產(chǎn)生一定的收縮和裂縫,分散而細(xì)微的裂縫對安全沒大的影響,反之就是很大的隱患,鋼包永久層使用安全的具體要求:
①合適的澆注料材質(zhì);
②高的施工質(zhì)量;
③最薄處澆注厚度達標(biāo)。
合適澆注料材質(zhì)的要求是加水量小、使用整體性好、裂縫少且細(xì)微、具有較好的抗鋼水侵蝕性能;施工質(zhì)量要求模具安放厚度均衡、按標(biāo)準(zhǔn)加入水分、振動充分澆注一次完成;300t鋼包包壁澆注料的最低厚度應(yīng)≮80mm,澆注層的收縮和裂縫不至于影響安全性,且有較高的強度和較長的使用壽命。
(2)包壁磚砌永久層
磚砌永久層的優(yōu)點是厚度統(tǒng)一,且對鋼結(jié)構(gòu)殼體變形要求不高,無體積變形影響工作層,并且材料成本低,這也是整澆永久層的不足,缺點是有磚縫且受人工砌筑影響因素多,具體要求:
①二層磚結(jié)構(gòu),第二永久層材質(zhì)相當(dāng)于準(zhǔn)工作層;
②高的砌筑質(zhì)量。
磚縫錯開的二層結(jié)構(gòu)可以有效的減少人工砌筑質(zhì)量上的不足而提高安全性,準(zhǔn)工作層材質(zhì)的第二永久層要求抵抗一定時間內(nèi)鋼水的直接接觸侵蝕?,F(xiàn)300t鋼包第一永久層30mm蠟石磚比較合適,第二永久層僅50mm的高鋁磚太薄,如達到80mm左右就可以大大增加其安全性能。
無論整澆還是磚砌永久層都有其優(yōu)缺點,必須根據(jù)各自的實際情況選擇合適的結(jié)構(gòu),較為合理的是在工作層和永久層中,如一層整澆則另一層磚砌最為適宜。
永久層的保溫功能
具有一定的保溫性能是永久層必備的功能之一,也能有效的延長鋼包鋼結(jié)構(gòu)殼體的使用壽命,但前提是確保鋼包永久層的安全。鋼水在鋼包內(nèi)溫度的損失有三個途徑:輻射、傳導(dǎo)和對流,假設(shè)不考慮鋼包上口的影響,分析鋼水溫度從內(nèi)襯產(chǎn)生的熱量損失,高溫鋼水的熱量首先傳遞給直接接觸的工作層耐材,然后逐漸向外傳導(dǎo)。一定厚度的耐材吸收到一定的熱量需要一定的時間段(含碳制品熱傳導(dǎo)性相對更高),吸熱的速度是先快后慢,當(dāng)內(nèi)襯各部溫度分別達到一定的值后,只要鋼包正常運行,內(nèi)襯各部溫度的變化較小。一煉鋼300t鋼包曾做過測溫試驗,在一只全修鋼包,穿過50mm永久層高鋁磚,深入工作層20mm部位埋入熱電偶,從鋼包烘烤開始到使用內(nèi)襯一直在吸熱,第一爐連鑄,到第二爐連鑄澆結(jié)束約3/4時,該熱電偶溫度基本停留在730℃左右,當(dāng)鋼包空包周轉(zhuǎn)時間小于1小時,該溫度變動很小。從目前300t鋼包使用狀況分析,工作層全部為鋁鎂預(yù)制塊或澆注料,包壁永久層有二層磚砌和纖維板(高鋁輕質(zhì)磚)加高鋁澆注料,鋼包溫度制度相同,鋼水溫降大小與鋼包內(nèi)襯的溫度高低,以及空包的傳擱時間有密切關(guān)系。
此外,李鵬飛等通過三維仿真模擬研究發(fā)現(xiàn)鋼包永久層整體澆注采用輕質(zhì)澆注料相比于鋁鎂澆注料可明顯降低鋼液熱損失,鋼包盛鋼過程鋼水溫度由內(nèi)到外逐漸降低,鋼水中心溫度最高,與渣層和內(nèi)襯交界處的鋼水溫度最低,鋼水靠近包壁部分溫度比靠近渣層處溫度高。
目前國內(nèi)中小型轉(zhuǎn)爐鋼包,大多采用鋁鎂澆注料整體內(nèi)襯,其優(yōu)點是整體性好、耐渣侵蝕、使用壽命長,但其導(dǎo)熱系數(shù)高、散熱損失大,導(dǎo)致鋼水溫降較大,給生產(chǎn)帶來不利影響且能耗較高,整體澆注鋼包內(nèi)鋼水溫度的變化與內(nèi)襯澆注料的技術(shù)進步密切相關(guān),內(nèi)襯永久層澆注料的改進是提高整體澆注鋼包保溫效果的重要途徑。從國內(nèi)外鋼包永久層結(jié)構(gòu)和使用狀況看,如過分強調(diào)永久層的保溫性能而采用耐壓強度低的纖維類材料,或者是密度比較低且抗鋼水侵蝕性能差的澆注料,并不能取得理想的應(yīng)用效果,相反,還會給鋼包的使用安全帶來隱患。
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