董英
1 概述
高爐煉鐵與轉(zhuǎn)爐煉鋼兩道工序之間的銜接部分或過渡環(huán)節(jié)尤為重要。其主要包括高爐出鐵、鐵水運輸及預(yù)處理等許多環(huán)節(jié)，因產(chǎn)生散熱損失導(dǎo)致鐵水溫度下降。如果鐵水溫降過大，不僅將造成熱量浪費，而且影響后續(xù)的預(yù)處理和煉鋼工藝，嚴(yán)重的還會因發(fā)生凝罐而影響生產(chǎn)調(diào)度和鐵水罐(或魚雷罐)壽命。因此，鐵水降溫問題已引起企業(yè)和科研部門技術(shù)人員的高度重視。
濟鋼煉鐵高爐距煉鋼轉(zhuǎn)爐距離較遠，從高爐運輸鐵水至煉鋼運輸時間在3550min 以上，鐵水在運輸過程中溫降很大，尤其是在冬天寒冷天氣影響之下，鐵水因溫降過大給降低煉鋼能源消耗成本造成了很大的不利影響，因此提高魚雷罐的保溫性能成為非常重要的工藝措施。
本文研究分析了濟鋼320t 魚雷罐在重罐和空罐時的溫降機理及溫降原因，從提高魚雷罐保溫效果出發(fā)，改進魚雷罐運行模式及采用高效保溫材料以達到大幅度降低鐵水過程溫降速度，為轉(zhuǎn)爐降低能源消耗提供了有效保障。
2 魚雷罐溫降產(chǎn)生的機理及原因
320t 魚雷罐運輸鐵水的過程中，一般要經(jīng)過受鐵、鐵水運輸、等待、倒鐵和空罐回運等階段。運輸過程歷時較長，加之罐內(nèi)鐵水溫度較高，其熱量損失以熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對流三種方式為主，即魚雷罐口鐵水表面的熱輻射、魚雷罐壁熱傳導(dǎo)以及內(nèi)襯蓄熱損失。研究表明:鐵水注入魚雷罐車后，罐襯蓄熱占熱量總損失的45%-50%，罐壁散熱約占20%，而鐵水表面輻射占20%-30%。
國內(nèi)研究魚雷罐車熱損失的方法主要有數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗兩種，由于現(xiàn)場試驗過程的復(fù)雜性及不易操作性，因此研究多采用數(shù)值模擬的方法。研究表明，在罐口加蓋保溫材料可直接減小鐵水表面輻射熱損失，進而減小魚雷罐溫降；另外，高爐出鐵溫度、鐵水量、空罐時間、魚雷罐耐火材料(包括工作層、永久層和保溫層)的材質(zhì)、厚度及使用次數(shù)對魚雷罐溫降具有重要的影響。
為了進一步防止魚雷罐運輸鐵水溫度大幅度降低，原有的保溫方式已不能滿足現(xiàn)代冶金工業(yè)的需求，魚雷罐保溫措施有待進一步研究。
3 魚雷罐溫降控制措施
3.1 優(yōu)化魚雷罐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)
320t 魚雷罐內(nèi)襯使用的耐火材料包括工作層ASC 磚、永久層低水泥涂抹料、保溫層粘土磚和受鐵口鋼纖維澆筑料。
目前多在魚雷罐外殼和永久層間增設(shè)保溫層，增設(shè)絕熱保溫層后可顯著提高魚雷罐車的保溫性能，但從魚雷罐的安全運行方面考慮，存在著一定的風(fēng)險。絕熱保溫層置于外殼和永久層之間，魚雷罐受鐵和運行過程中承受較大的抗壓強度和熱沖擊，雖然該絕熱保溫材料已屬超高強度，但與磚和澆注料相比仍然比較低，所以長期在高溫下使用，有可能發(fā)生碎裂而直接影響工作層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為了進一步提高魚雷罐內(nèi)襯的保溫性能，濟鋼煉鐵廠在大修、一次中修、二次中修時對魚雷罐內(nèi)襯工作層進行噴補一種5cm 厚的復(fù)合式保溫涂抹料，此種涂抹料添加了多種特種添加劑，可長期在1500℃以上高溫下工作。另外保溫涂抹料層的厚度對罐車保溫效果也有影響，隨著魚雷罐的使用，噴補料在使用中熔損減薄掉落，保溫性能明顯下降，所以對魚雷罐每運行200-400爐次進行一次中修涂抹料修補，通過此種內(nèi)襯結(jié)構(gòu)可有效降低魚雷罐溫降10-30℃。
3.2 優(yōu)化改進魚雷罐運行模式
煉鐵廠采用《魚雷罐運行跟蹤系統(tǒng)》，生產(chǎn)調(diào)度人員能及時了解魚雷罐的使用次數(shù)、翻渣情況、作業(yè)去向、貯鐵時間、各罐皮重，備罐數(shù)量、翻渣情況等數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)調(diào)度在第一時間內(nèi)做出正確的調(diào)配運罐，可有效縮短魚雷罐運行時間，魚雷罐的周轉(zhuǎn)率隨之增大，有效降低了魚雷罐溫降。魚雷罐運行模式優(yōu)化前后周轉(zhuǎn)率與溫度的對比可知，三座高爐的周轉(zhuǎn)率均提高了0.4 次/天，鐵水的溫降由原來的115℃降低至102℃左右，魚雷罐運行時間縮短時，魚雷罐的周轉(zhuǎn)率隨之增大，即每個罐的周轉(zhuǎn)次數(shù)增加，周轉(zhuǎn)率速度變快，魚雷罐的運行控制水平得到提高，溫降少，反之則周轉(zhuǎn)率變慢，魚雷罐的運行控制水平低，溫降大。
4 總結(jié)
煉鐵廠通過優(yōu)化魚雷罐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和魚雷罐運行模式控制魚雷罐車溫降，進一步提高了魚雷罐車的工作效率，并取得較好成果。如何綜合考慮各種因素的影響，在保證魚雷罐車力學(xué)性能的前提下控制鐵水溫降，進而建立完善的鐵水在線控制系統(tǒng)，是未來改善魚雷罐車保溫效果研究的主要方向。