鞍钢ASP中薄板坯连铸连轧工艺钢水保温措施

李荣君  马传凯

（鞍钢集团二炼钢）

摘 要 针对鞍钢ASP中薄板坯连铸连轧工艺所用100吨钢包钢水运输距离远，钢水温降速度较大，从提高钢包保温效果出发，采用效率高 保温材料，在不增加耐火衬厚度，不减少钢包有效容积的情况下，达到了大幅度减少钢水的过程温降速度，*降低了钢包外壳温度等良好的效果，为鞍钢ASP生产线正常生产提供了有效的保障。

关键词 ASP 中薄板连铸  钢包保温  温降速度  外壳温度

ANGAN ASP MEDIUM THICKNESS SLAB CONTINUOUS

 CASTING AND ROLLING LADLE’S INSULATION

Li Rongjun  Ma Chuankai

(Angang Iron and Steel Group No2 Steel-making Plant)  

ABSTRACT In the production course of Angang ASP medium thickness slab continuous 

casting and rolling, the molten steel’s temperature being quickly and greatly reduced 
during its long-way transporting by 100t capacity of steel ladle, aiming at improving ladle’s thermal 
saving performance, under the condition of not increasing ladle’s inner lining 
thickness and not reducing ladle’s working capacity ,by adopting advanced and high
 quality insulating materials, to maximumly slow down the cooling speed of melting 
steel during the transit,and obviously dropping down ladle’s shell temperature, 
so as effectively ensure Angang ASP line’s normal and efficient running.

KEY WORDS ASP  medium thickness slab continuous casting and rolling  ladle insulation
  cooling speed of melting steel  shell temperatuer

1 前言

鞍钢ASP中薄板坯连铸连轧工艺技术是具有中国特色的鞍钢自主产权的新技术，作为鞍钢的ASP工艺提供钢水的炼钢工区，由于ASP连铸车间距离转炉炼钢车间非常远，达1400米之远。从出钢后到连铸前的LF炉，钢水运输时间在35分钟到45分钟以上，加之钢包在连铸台上的时间为30分钟，钢水在运输和连铸这两个过程中温降很大，尤其是在冬天寒冷的天气的影响之下，钢水因温降过大给ASP连铸工艺造成了很大的不利影响，因此，提高钢包的保温性能就成为非常重要的工艺措施。

对钢包进行有效保温，钢水温度大幅度提高后，不仅除了可以保证连铸的顺利进行之外，还可以相应降低转炉的出钢温度，或减少LF炉的升温，有利于延长耐火材料的寿命。美国的一个AOD炉车间研究发现，耐火材料寿命是炼钢吹炼较 高温度的函数，当耐火材料在1700℃以上保持时间过长时，会使炉子的使用寿命*降低，若较 高温度提高10℃，耐火材料的寿命降低30％。(1)

2 大包耐火衬结构

鞍钢二炼钢100吨钢包耐火衬比较薄，虽然有包盖保温措施，但钢水温降仍然比较大。曾在钢包侧壁上试验过国产的30毫米的高铝纤维保温板，结果由于保温板收缩特别大，严重影响钢包长期衬寿命。2002年7月开始采用国外钢厂流行的新型超薄隔热毡进行保温隔热试验，经过1年的试用，虽然隔热毡仅仅只有7毫米厚，却达到了非常理想的保温效果。隔热毡的优点是超薄隔热不占用耐火衬的空间，钢水装载量不变，钢水温降速度大幅度降低，钢水温度*提高，长期衬强度和寿命基本不受影响。新旧耐火衬结构详细情况，见表—1。

表—1           新旧耐火衬结构

3 隔热毡性能

隔热毡是*上较为流行的较 新钢包隔热材料，具有超薄的隔热性能。从导热系数看，隔热毡的保温性能比传统的高铝纤维保温板好3-4倍左右，具体对比指标见表—2。

表—2              隔热毡和纤维保温板性能对比            

从计算可知，在100吨钢包内使用7毫米隔热毡时，隔热毡的热面温度不超过1100℃，而装满钢水的钢包底部压强也不会超过0.4MPa，因此在不占用钢包空间的情况下，隔热毡可以实现对钢水的较 佳保温。

英国科尔大学科学广场Alan Amison公司研究出一种降低钢包炉热损失的有效方法。在发表的文章中指出：钢包炉主要热损失是包衬耐火材料的蓄热损失，以及通过炉衬散失到炉子周围空间的热量。因此，降低热损失的措施是在炉子外壳和炉衬之间放置一层12mm厚度的特制效率高 隔热板，文中援引85t钢包炉为例，采取该措施后，钢包炉的热效率提高了23%（2）

4 施工与环保

传统的高铝纤维保温板是一种刚性的制品，在使用时容易出现破损，而且需要预先制成弧状，板与钢壳不能紧密很好地贴合，施工中所散发出细小纤维粉尘对人体有一定刺激作用，并对人和环境有一定的毒害作用。

隔热毡是一种柔性毡状材料，大块状的隔热毡施工方便，可以紧密地和弧形钢壳贴合在一起。严格按隔热毡规范施工时不会有任何粉尘逸出，材料本身符合欧洲较 新的产品环保认证，对人体和环境完全无害。

5 应用效果

从2002年7月钢包开始使用隔热毡后，先后进行了两次外壳温度测试和钢水温度统计对比，结果表明取得了*的钢水保温效果：钢水温度显著提高，外表钢壳温度*降低，钢水装载量不变，长期衬寿命基本不受影响。

从所有使用隔热毡钢包烘烤后的浇注料热面来看，凡背后衬有隔热毡部分的浇注料颜色为红色，没有隔热毡部分的浇注料颜色为青灰色。红色浇注料表明该部分已达到烧结温度，浇注料强度高；青灰色浇注料表明远未达到烧结温度，浇注料强度也很低。而且，使用了隔热毡的新砌钢包烘烤时间*缩短，烘烤时钢包内的温度*提高。

5．1 外壳温度

为了初步评价隔热毡的保温效果，在生产实际中采用接触式热电偶测温仪（UNITEC MCT—100K），对使用了隔热毡的钢包进行了外壳温度测试。为~测试时不同包温、测试时间、耐火衬不同厚度的影响，采用在同一个钢包上一半使用隔热毡，而另一半不用隔热毡的方法，~不同测试条件对结果的影响，详细结果见表—3。

 表—3      同一钢包不同隔热侧外壳温度对比

结果表明钢包使用隔热毡外侧的外壳温度大幅度下降，由于测试现场影响测试结果的因素很多，如测试部位、风向等等都对结果一定的干扰。尤其是在同一个钢包上进行保温并测试时，虽有相同包温、大致相同测试时间、耐火衬厚度基本相同（使用次数相同）的条件，却又有两个侧面的钢壳互相传热的影响，使得测试结果不能完全反应真实的温降幅度。

5．2 钢水温度

先后于2001年7-8月和2002年7-8月，对12个钢包的12个使用周期的钢水温度进行了统计，详细结果见表—4。

表—4     钢包钢水平均温降速度统计表

表—4的平均结果说明了采用隔热毡钢包的钢水温降速度*减少了0.21℃/min，但上表的平均结果也模糊了钢水温降速度与时间的准确关系。要准确地反映钢水温降速度和时间的关系，必须统计处理所有运行时间相同包次的平均温降速度，并剔除一些*的不合理数据，因此理想的结果见表—5。

表—5        理想的运行时间和温降速度的关系

从上表中就可以很*地看出，隔热毡保温的钢包钢水温降速度大幅度减小，而且温降速度随时间的增加而下降。在钢水倒入钢包的开始20分钟以内，钢水温降速度都非常大，20-40分钟内钢水温降速度变化比较大，40-50分钟钢水温降速度渐趋平稳。

上述表明：开始温降速度大是因为钢包的耐火衬大量吸热造成的，即此阶段是耐火衬蓄热占主导的阶段，使用隔热毡的钢包，由于优异的保温性能，使得耐火衬的温度大幅度提高，所以开始的蓄热阶段对钢水的吸热比普通耐火衬小许多，此时的温降速度差值也较 大。中后期钢水温度降速度渐趋平稳，表明钢包耐火衬蓄热接近平衡，到达以散热为主的降温阶段，隔热毡钢包散热损失比普通大包小许多，因此钢水温降速度始终比普通钢包小。

5．3 长期衬寿命

由于隔热毡的保温效果非常*，2003年开始在100吨钢包上多方面 推广了该种新材料，从使用一年后的长期衬的强度和寿命来看，由于长期衬浇注料厚度仅仅只有40毫米，7毫米的隔热毡对长期衬的强度和寿命有一定不利的影响，主要是隔热毡作为长期衬的背衬材料刚度不够高，长期衬在每次拆包机的振动作用下，容易出现细小的裂缝。

后来改进了隔热毡的施工工艺，同时也改变了浇注料和耐火砖的砌筑方法，使长期衬的寿命仍然达到了原先的使用一年的效果。

从钢包使用一年后拆下来的耐火衬来看，大部分隔热毡仍然粘贴在钢壳上，并烧结成了一个整体，少量的随长期衬浇注料脱落。拆下来的隔热毡的厚度仍然保持7毫米不变，只有局部的隔热毡厚度被压缩成5—6毫米，这就说明了隔热毡在耐火砖和钢水压力作用下，厚度没有大幅度减少，可以正常工作。

6 经济效益

国内外大量的研究表明，钢包采用隔热毡后，钢水温度大幅度上升，使得转炉降低出钢温度成为可能，减少转炉冶炼时间，缩短冶炼周期，并可以减少渣对炉衬的侵蚀，提高转炉炉衬寿命。（3）采用隔热毡后，以35分钟内温降速度减少0.21℃/min计，提高钢水温度7.35℃。若相应降低转炉的出钢温度，则可以提高转炉炉衬和包衬的寿命；若转炉出钢温度不变，从减少的LF炉的升温来看，也可以节约大量的电耗和物耗，两种方案显然都有较大的经济效益，所以应当加强大包的保温措施。

经鞍钢集团公司财务部认定，ASP中薄板坯连铸连轧生产线连铸所用100吨钢包采用隔热毡保温后，由此带来的节能经济效益为176.6万元/年。

7 结论

二炼钢100吨钢包采用隔热毡后，达到以下的效果：

1、*提高了钢水温度，减小了钢水过程温降速度，在35分钟内温降速度减少了0.21℃/min；

2、降低了钢包外壳温度，改善工作环境，减小钢壳变形，外壳温度平均下降33℃以上，较 高52℃；

3、隔热毡厚度非常薄，仅仅只有7mm厚，不占用钢包耐火衬的空间，不影响长期衬寿命，有利于钢包的扩容改造。

4、100吨钢包采用隔热毡保温后，节能经济效益为176.6万元/年。

鉴于隔热毡具有优异的隔热保温性能，建议在铁水包或鱼雷包、混铁炉、转炉、钢包、中间包上推广应用。

节能和环保是当前钢铁工业的发展方向，在炼铁和炼钢生产中加强铁水和钢水的保温，有利于减小铁水和钢水运行过程中的温降，有利于节约能源、降低消耗，提高钢厂连铸产品的质量，是一项非常好的节能降耗措施。

致谢：

本项目从2001年7月开始试验，到2002年9月总结，于2003年正式推广应用，得到了先后时任鞍钢集团二炼钢的两位生产厂长关勇先生和王军先生的大力支持，在此表示衷心的感谢！

参考资料

（1） 胡世平等，短流程炼钢用耐火材料，北京，冶金工业出版社，2000，*版，185

（2） Alan，The method of reduce ladle furnace heat loss，Steel Time，1998，V226，NO．8.290；

（3） 刘浏，转炉炼钢的技术进步，炼钢，2000，16（5），1-8；