点击下载——铁水罐用铁水复合保温覆盖剂的研究与应用.doc

摘 要：对铁水罐用铁水复合保温覆盖剂进行研究，探讨其组成、结构与保温效果的关系，对多孔保温层的结构进行分析，经过现场试验，采用复合保温材料的铁水罐中铁水在到达炼钢脱硫工段前的温度提高了７２℃，保温效果明显，降低了炼铁成本。

关键词：保温覆盖剂；铁水包；鱼雷罐

高炉大型化后，承载铁水的铁水包、鱼雷罐容积也随之增加。铁水运输过程中，其温度的降低，即热量的损失，对节能降耗不利，从而增加了钢铁产品成本。铁水保温覆盖剂就是利用其在铁水表面形成多孔覆盖层，实现隔热保温作用。目前，国内铁水保温覆盖剂种类繁多，如稻草灰、珍珠岩、碳化稻壳和蛭石等。传统的保温覆盖剂采用的主要原材料在保温、隔热等性能上存在缺陷，且有增碳、增硫等问题，不利于控制铁水的质量，因此，寻求一种既具有良好的保温、隔热、聚渣性能，又无污染的廉价材料作为铁水保温覆盖剂，是覆盖剂产品研究的发展趋势。利用石灰石、镁橄榄石、蛭石、珍珠岩及廉价的碳化物为主要原材料，配以其他发热剂、隔热材料，在铁水表面形成多孔的覆盖结构，起到保温隔热、减少增碳及降低硫含量等作用，通过在武钢现场应用，取得了良好的使用效果。

１保温覆盖剂的配制与结构分析

研制的铁水保温覆盖剂的主要原料包括镁橄榄石粉、蛭石（小于１００目）、珍珠岩（０～１ｍｍ）、粉煤灰、长石（小于１００目）、碳素材料、绢云母粉和萤石等。原料按照不同的配方进行混合后，放入刚玉坩埚中，１２９０℃烧制３０ｍｉｎ，观察生成渣的发泡情况。根据表１所示不同方案的原料配方，可以判断出：１号试样熔点较高，发泡，收缩小；２号试样发泡多孔，但收缩大，低熔点的物质比较多；３号试样发泡小，收缩大，低熔点的物质比较多；４号试样发泡好，多孔，收缩小，低熔点的物质不太多，是比较理想的保温覆盖材料；５号试样发泡多孔，但收缩较小，低熔点的物质较多。图１所示为３号和４号配方的保温覆盖剂的成渣形貌。

复合材料作为保温剂，在１　２９０ ℃左右能够熔融成为发泡蜂窝体，可以起到保温隔热作用，但如图２，当铁水的温度达到１４００～１４９０℃时，保温剂全部熔化成为玻璃相，最后平铺后，保温效果会降低。虽然在铁水表面，部分保温剂平铺后可以隔绝空气，防止金属铁水的氧化，但如果同时在保温剂的顶部形成耐火度较高的发泡蜂窝体，则可以更好地起到隔热、防止铁水温度降低过快的作用。

采用稻壳或煤矸石为基础材料的保温剂碳素较轻、耐火温度高且不与铁水反应，只是漂浮在铁水上，就能起到隔热作用。如果要采用的是复合的微孔材料，如日本的第二、第三代微孔隔热材料，必须提高其耐火度，少采用过多的杂质相。

因此，改进的铁水保温覆盖剂采用的是复合材料，一方面能够在铁水表面形成少量的摊铺层，防止铁水氧化；另一方面，材料遇到高温后，能够迅速发泡成为比较稳定的多孔蜂窝体，起到保温效果。改进的配方见表２，其中，耐火相材料主要由 ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２和 Ａｌ２Ｏ３组成，加入了少量的辅助发气材料，碳素材料的加入量也不大。

如图３，Ｆ１号配方的结构中孔洞较多，其形成的多孔蜂窝体可以起到良好的保温效果。图４所示 Ｆ１号配方的多孔蜂窝结构的组成（质量分数）为：ＣａＯ（４０．８５ ％）；ＳｉＯ２（２．２９ ％）；Ａｌ２Ｏ３（２８．５６％）。其烧结后的组成为铝酸钙类矿物。

如图５、图６，Ｆ２、Ｆ３配方的结构中孔洞较Ｆ１配方的少，但也可以形成稳定的多孔蜂窝体结构，起到良好的保温效果。但由于蛭石的加入，引入了一定的低熔点物质，与酸性高炉渣反应，会形成玻璃相，堵塞气孔，因此，只有适当配比的覆盖剂才有合适的保温效果。

图７所示Ｆ３号配方的多孔蜂窝结构的组成（质量分数）为：ＣａＯ（５７．９９ ％）；ＳｉＯ２（２２．６３％）；Ａｌ２Ｏ３（１１．９１％）；ＭｇＯ（６．６７％）；Ｎａ２Ｏ（０．８０％）。其烧结后的组成为镁铝硅酸盐矿物，以铝硅酸钙为主。

改进的复合保温覆盖剂的熔点均大于１　３００℃，因此，在进行铁水保温时，可以通过自身含有的发气物质生成多孔结构，同时，由于其较好的耐火性能，多孔蜂窝结构比较稳定，从而起到了有效的保温隔热作用。另外，这类保温剂中ＣａＯ的含量高，对Ｓ、Ｐ有较好的吸附作用，可以生成硫化钙排出，净化了铁水的质量。

为了分析铁水保温覆盖剂的高温性能，通过高温 物 性 测 定 仪 测 定 其 熔 点。Ｆ１ 号 配 方 从１０５０℃时开始收缩，１３４０ ℃时棱角开始软化，１４６０℃时开始球化；Ｆ３号配方从５６０ ℃时开始膨胀，１０２０℃时开始收缩，１４６０℃时开始平铺。

２使用效果

采用复合微孔材料作为铁水隔热保温剂，相比碳化稻壳和煤矸石，其耐火度高、发泡快、铺展性能好、杂质少，且保温效果好。以Ｆ１配方为基础，进行工业性试验，配制完成的铁水保温覆盖剂按重量称量好后，装入编织袋。铁水罐或鱼雷罐装满铁水后，直接将装有保温覆盖剂的编织袋投至铁水表面，高温下覆盖剂材料开始铺展，膨胀后起到保温作用。

从炉前出铁过程来看，现场准确测试不同部位的铁水温度比较困难。采用手持红外辐射测温仪测定出铁沟的铁水温度以及铁水罐装满后投掷保温覆盖剂前的温度，这两种情况下，铁水平均温度分别为１４７７℃和１４５９ ℃。对于１４６０℃时开始平铺的铁水保温覆盖剂来说，在该铁水温度下，保温覆盖剂会呈现玻璃态平铺状，没有气孔，故保温效果不会太理想。而以 Ｆ１号配方为基础的改进后的铁水保温剂开始膨胀的温度为７５０℃，１１７０℃时开始收缩，到１５７０ ℃时开始球化平铺，这样形成的多孔结构不会被完全破坏，保温效果就好一些。采用该类复合铁水保温覆盖剂，分别于２００５年底到２００６年初在某炼铁厂进行了多次试验，在不改变铁水成分与现场工艺的情况下，保温效果明显。跟踪测定到达炼钢脱硫工段前的铁水即时温度为１４５９℃，平均温度为１３９０℃；而覆盖有常规煤矸石和稻壳的保温覆盖剂的铁水温度约在１３１８℃，相比之下，铁水温度提高了７２℃。由于炼铁工段到炼钢工段的距离比较远，保温隔热措施对铁水温度影响较大，但技术上往往忽视这方面的研究工作，为降低炼钢能耗、节约炼钢成本，有必要进一步研究性能更好的保温覆盖剂材料。

３结语

１）复合铁水保温覆盖剂具有多孔结构，成分中含有 ＣａＯ 和 ＭｇＯ，杂质含量少，利于脱硫，与常规含煤矸石和稻壳的保温覆盖剂对比，保温效果好，铁水温度有一定幅度的提高。

２）铁水温度降低意味着能耗的损失，提高了下道工序的能源消耗，增加了冶炼成本。在目前钢铁产品利润很低的情况下，研究性能更好的保温覆盖剂材料是很有必要的。