2023年12月下旬，泰州市旺鑫耐火材料有限公司（下文簡稱旺鑫耐材）與武漢科技大學(xué)等高校及鋼企協(xié)作攻關(guān)，繼創(chuàng)連鑄中間包連續(xù)澆鋼142小時(shí)記錄之后，再次斬獲一項(xiàng)重大科技創(chuàng)新成果，煉鋼連鑄降本增效利器——新型連鑄真空中間包。
這種真空中間包對(duì)降低中間包包體因高溫差造成大量的傳導(dǎo)熱損失、降低中間包外壁溫度大有裨益，并對(duì)充分降低出鋼溫度，提高中間包內(nèi)鋼液溫度場的穩(wěn)定性和均勻性發(fā)揮了積極作用。
持續(xù)著眼連鑄中包區(qū)域 著力解決中包溫降難題
據(jù)旺鑫耐材董事長高桂航介紹，中間包是連鑄生產(chǎn)過程中的重要冶金設(shè)備，中間包內(nèi)的鋼液溫度會(huì)直接影響連鑄過程的順行，是保證連鑄坯質(zhì)量的重要參數(shù)之一。目前，由于連鑄中間包耐火材料材質(zhì)的局限，會(huì)使中間包保溫效果大打折扣，導(dǎo)致鋼液過程溫降過大。為了確保澆注過程的順行，不得不提高轉(zhuǎn)爐（或精煉爐）出鋼溫度，由此，又會(huì)給煉鋼-連鑄過程帶來下列弊端：
一是會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐和鋼包耐火材料等的侵蝕和壽命降低；
二是提高轉(zhuǎn)爐溫度將會(huì)造成合金消耗增加，加大鋼鐵料和氧氣消耗等；
三是鋼坯質(zhì)量也會(huì)因澆注前后期溫差大而受到影響；
四是中間包外殼溫度及中間包包蓋溫度較高會(huì)造成中間包包體和包蓋的變形而降低使用時(shí)間；
五是造成澆注平臺(tái)環(huán)境溫度較高，給工人的操作環(huán)境和安全帶來隱患。
目前，補(bǔ)償中間包溫降的傳統(tǒng)做法是對(duì)中間包內(nèi)的鋼水進(jìn)行加熱，主要加熱方法有等離子加熱或感應(yīng)加熱。但該方法具有設(shè)備投資高、運(yùn)行成本大、維修量大和環(huán)境影響大等缺點(diǎn)。也有通過使用納米保溫板來改善保溫效果，但納米保溫板的保溫效果有限。
校企協(xié)作攻關(guān)出成果 助力客戶提質(zhì)增效降成本
高桂航指出，新型中間包采用了具有真空保溫作用的雙殼體包體及包蓋，并輔以防氧化涂層隔熱技術(shù)和低導(dǎo)熱系數(shù)的永久層澆注料。其研發(fā)初衷是旨在用真空隔熱原理降低中間包殼在澆注過程中的散熱，增加中間包的保溫效果，進(jìn)而降低出鋼溫度，節(jié)約煉鋼過程中的能耗和物料的消耗，實(shí)現(xiàn)低過熱度恒溫澆注的目標(biāo)，從而達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。由于真空包殼導(dǎo)熱系數(shù)低，防氧化涂層和隔熱型澆注料進(jìn)一步降低了包體耐材的導(dǎo)熱系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了減少連鑄過程溫降、降低中間包包殼和包蓋溫度等顯著效果。
該技術(shù)目前已在某大型鋼企煉鋼廠進(jìn)行了工業(yè)化驗(yàn)證。從連鑄過程測試發(fā)現(xiàn)：相比于同類型的傳統(tǒng)中間包，新型真空中間包可以實(shí)現(xiàn)連澆7爐條件下中間包包壁溫度降低50℃以上、包蓋溫度降低100℃以上、包蓋壽命提升50%以上。
同樣，該技術(shù)成果已于2023年10月-12月在無錫新三洲特鋼公司煉鋼廠進(jìn)行了連續(xù)鑄鋼48小時(shí)、72小時(shí)、96小時(shí)工業(yè)化驗(yàn)證?，F(xiàn)場生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐表明：中間包連澆48小時(shí)、72小時(shí)、96小時(shí)工況下，實(shí)現(xiàn)了中間包包壁溫度降低80℃以上、包蓋溫度降低120℃以上，包蓋壽命提升50%以上，連鑄中間包鋼水平均溫降減少4.5℃以上的效果，為降低連鑄過程溫降、提高鋼水質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本提供了解決方案，為實(shí)現(xiàn)低成本，高質(zhì)量精品鋼的生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。為高質(zhì)量精品鋼生產(chǎn)卡脖子問題的解決提供了必要和充分的條件。
金杯銀杯不如用戶的口碑
無錫新三洲特鋼有限公司2023年12月14日，對(duì)這種新型連鑄真空中間包的使用效果作出了以下結(jié)論：
一是其對(duì)中間包永久層和工作層的施工和烘烤沒有任何影響，使用下來結(jié)果與普通中間包相當(dāng)。
二是其結(jié)構(gòu)，充分考慮和預(yù)留了中間包耐火材料的水汽的排出通道，與普通中間包相當(dāng)。
三是采用的真空室設(shè)計(jì)達(dá)到隔熱保溫的效果，同時(shí)不影響原中間包的容量和流場。
四是其表面溫度測量結(jié)果是，大面、沖擊區(qū)、沖擊區(qū)拐角、包底等主要測溫點(diǎn)，溫度均＜200℃，明顯地體現(xiàn)了中包保溫效果，且很大程度上改善了澆注作業(yè)區(qū)的工作環(huán)境，真正做到了環(huán)境友好。
五是此次工業(yè)試用的保溫真空中間包，并輔以低導(dǎo)熱系數(shù)永久層，使用后的中間包的溫降比普通中間包可降低4.5℃左右。按照行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的算法：鋼水每降低1℃，成本可降低1元，即減少4.5℃溫度，可節(jié)約煉鋼成本4.5元/噸鋼。
目前，旺鑫耐材正與產(chǎn)、學(xué)、研、用密切協(xié)作，百尺竿頭，繼續(xù)攻關(guān)，力爭使新型連鑄真空中間包的各項(xiàng)性能再上新臺(tái)階。（夏杰生）
圖為新型連鑄真空中間包包殼
圖為真空中間包及包蓋在線使用
