钢包加盖对不同钢种温降的影响

陈志超 蔡 礼 张 军 佘启军

(武汉钢铁有限公司 湖北 武汉：430080)

随着炼钢技术的发展，钢水温度控制越来越重要。针对炼钢生产过程钢水温度波动较大的问题，一般采取强化钢包烘烤、提高钢包热周转、优化包衬结构、钢水运转过程加保温剂和浇注过程钢包加盖等手段来减少钢水温降[1]。钢包作为炼钢与连铸工序之间的主要衔接设备，其保温性能直接影响出钢温度和浇铸温度。目前大多数钢厂采取了钢包加盖的方式提高钢包保温性能。通过在钢包上加盖，钢包在周转使用过程中对于钢包的散热起到了很好的保护作用，辐射热损失可显著减少[2]，也使钢包的热状态更加趋于稳定，为准确控制钢包温度和温降创造了条件。由于钢包加盖节能效果显著，已成为钢企进行节能降耗的一个重要手段[3]。

1 钢包加盖前后过程热量分析

在浇铸过程中，钢包内钢水液面逐渐下降，钢包内衬开始暴露出高温工作层，整个浇铸过程持续半小时左右，直至钢包内钢水浇铸完毕。钢包加盖过程是减少热量损失的过程，要了解这一过程，需要对钢包加盖前后的热损失方式进行比较。表1对比了钢包加盖前后不同部位的热损失方式[4]。

假设加盖后，钢包盖绝热保温性能极好，钢包盖外侧与空气无热交换。由表1可以看出，加盖前后，包壁与包底的热量损失方式未发生变化，加盖后包口减少了包口对空气的热辐射以及包内壁与空气对流传热[5]。

表1 钢包加盖前后不同部位热损失方式

加盖前包口对空气的热辐射为：

(1)

分析式(1)，在钢包的物理尺寸不变的情况下，热辐射主要与辐射放热的基体温度有关，加盖前后的辐射体温度均为钢水温度。未加盖时，钢水温度越高，包口热辐射越大，通过加盖可以有效地减少这部分对外热辐射损失。

包内壁与空气的对流热损失为：

Q=α(tw-tf)F

(2)

分析式(2)，对流热损失与内外部温差成正比。温差越大，对流热损失越严重。当使用罐盖后，罐盖内的空气与钢液形成一个整体，温差极小，对流热损失可忽略不计。钢水温度越高，加盖后损失的热越少。

综合以上分析可以看出，加盖后，减少了包口对空气的热辐射，避免了包内壁与空气的对流热损失。而包口与空气的热辐射主要与辐射放热的基体温度有关，基体温度越高，加盖后减少的热辐射量越大，温降越小。

2 钢包加盖生产情况

为进一步验证分析结果，选取了某厂2018年6.14日至6.19日钢包加盖的数据进行分析，详见表2，其中出钢温降为TSO阶段钢水温度减去钢包吹氩阶段钢水温度，结束到中包温降为精炼结束钢水温度减去中包钢水温度。统计P钢种共计19炉，SP钢种共计55炉、Q钢种共计12炉、M系列钢种共计45炉，均使用钢包加盖技术。由于这四个钢种炉数较多，具有一定的代表性，取P、SP、Q和M钢种与之前未加盖前生产数据对比。表3未加盖数据采集是2018年4月份生产数据均为3#炉检修，两炉役生产条件。分析钢包前后不加盖的数据，对比结果如图1所示。

表2 钢包连续加盖过程温降情况

表3 钢包未加盖温降情况

图1 钢包加盖与不加盖效果对比表

由图1可知，相比于加盖前，P钢种加盖后出钢温降下降了15.9℃，精炼结束到中包温度下降了5.3℃，降幅最大；其次为SP钢种，加盖后出钢温降下降了8.8℃，精炼结束到中包温度下降了4.2℃；Q钢种分别为7.4℃和3.4℃；M钢种加盖后，温降对比下降最低分别仅为5.9℃和1℃。温降大小按照从高到低的顺序排列为：P>SP>Q>M系列。

表4 不同钢种出钢温度

表4为不同钢种对应的出钢温度，对应表4数据，出钢温度高的钢种再加盖后，出钢温降以及结束到中包温降均低于出钢温度低的钢种。说明加盖后，钢包减少了包口对空气的热辐射以及包内壁与空气对流传热。而这两种热量均与钢水温度有关，钢水温度越高，减少的热量损失越多，钢水过程温降越少。

3 结论

通过对钢包加盖过程中的热量损失进行分析，并采集现场数据进行验证，得到如下结论：

1)钢包加盖过程中，钢包减少了包口对空气的热辐射以及包内壁与空气对流传热。

2)钢水温度越高，加盖过程热量损失越小，钢水过程温降越少。

3)对于出钢温度高的钢种，在使用钢包加盖后，可以适当降低出钢温度，减少能源消耗。