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鋼鐵行業(yè)
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外鋼鐵界為了進(jìn)一步降低鋼的生產(chǎn)成本，提高鋼的質(zhì)量，經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，大力發(fā)展了煉鋼用鋼水的處理技術(shù)，使鋼水的精煉處理技術(shù)日趨完善。同時(shí)，精煉處理不但延長(zhǎng)了鋼水的運(yùn)輸時(shí)間，增加了鋼水處理操作工序，而且也大大地增加了鋼水的溫降，鋼水溫度的降低將直接影響到連鑄和其他工序的順利進(jìn)行。現(xiàn)代煉鋼技術(shù)要求鋼包不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)輸容器，這要求鋼包使用更現(xiàn)代化的耐火材料以滿足工藝對(duì)材料的苛刻要求。
一般煉鋼廠鋼包永久層采用澆注料整體成型或耐火磚等耐火材料。然而，這些耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)大，包殼外壁溫度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定平均達(dá)到250℃～330℃左右，造成熱損失高、鋼包殼受熱變形損壞，而且工作層，永久層內(nèi)襯使用壽命不高，對(duì)保證鋼水溫度均勻達(dá)不到要求。因此，如何提高鋼包保溫效果、減少鋼包內(nèi)襯耐火材料厚度、增加鋼包有效容積、提高鋼包裝鋼量和增大鋼包凈空高度，是煉鋼生產(chǎn)的一個(gè)重要課題。
近年來(lái)出現(xiàn)的納米微孔隔熱材料，通過(guò)將傳統(tǒng)的工作襯體用高溫節(jié)能襯體替代，為鋼鐵工業(yè)降低能耗、減少鋼包內(nèi)襯耐火材料厚度、增加鋼包有效容積、提高鋼包裝鋼量、減少和杜絕結(jié)包事故起到了非常積極的作用。
1.納米微孔隔熱材料簡(jiǎn)介
納米微孔絕熱板是一種基于納米微孔原理研制而成的新型高效隔熱材料。 該材料主要由7至12納米的二氧化硅構(gòu)成，在內(nèi)部形成無(wú)數(shù)納米級(jí)微孔，并且含有高效紅外線反射成分，大限度地抑制了熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射，具有比靜止空氣還低的導(dǎo)熱系數(shù)。 該材料的隔熱保溫性能是傳統(tǒng)材料的3至6倍，是目前為止保溫效率最高的耐高溫隔熱材料之一。產(chǎn)品常用形態(tài)有平板型，卷簾型．砌塊型，柔毯型等。平扳型可用于平面爐壁或弧度比較太的爐壁，卷簾型主要用于管道系統(tǒng)。
圖1 不同包裝形式的MT-1000納米微孔絕熱材料
2. 納米微孔絕熱材料的主要特點(diǎn)
導(dǎo)熱系數(shù)低：
保溫隔熱性能是傳統(tǒng)材料的3-4倍（圖2），可降低設(shè)備能耗，減少所需隔熱層厚度/重量，或提供更大的設(shè)備有效容量。
熱工特性好：
比熱小，蓄熱量低，耐熱震，在不受外力破壞情況下可長(zhǎng)期使用。
綠色環(huán)保：
不含有害人體的纖維成分，符合國(guó)內(nèi)外環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
易安裝：
在鋼包應(yīng)用中使用膠帶或耐火泥與鋼包固定。
不可燃性：
本品為不可燃材料。
圖2 不同保溫隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的比較
3.納米微孔絕熱材料在鋼鐵行業(yè)的主要作用
減少熱損失、降低能耗；改善工廠作業(yè)環(huán)境；延長(zhǎng)設(shè)備壽命；減少隔熱層厚度，增加內(nèi)部容積或縮小設(shè)備體積；減少隔熱層蓄熱量，提高升溫速度。
4.應(yīng)用介紹
4.1 鋼包
使用方法 清理鋼包內(nèi)壁，在包壁上涂上一層膠．先貼HT-1000，然后依次砌筑永久層，工作層。
圖3 HT-1000的在鋼包上的安裝施工
使用效果
1)減少鋼包外殼熱損失，
2)降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度
3)減少鋼包烘烤所需熱量
4)降低鋼包殼溫度．增加鋼包壽命和安全性
5)替代過(guò)厚隔熱磚．增加鋼水容積
6)降低耐火磚冷熱向溫籌．延長(zhǎng)耐火磚壽命
7)永久層材料消耗量下降，鋼包重量減輕，減輕了行吊的負(fù)荷，提高了安全系數(shù)。
圖4 采用HT-1000時(shí)增加鋼包容積
值得提到的是在目前國(guó)內(nèi)鋼鐵廠家中，也有使用一種稱之為復(fù)合納米反射絕熱板的材料。這種材料在很大程度上已經(jīng)起到了隔熱保溫作用，但與納米微孔保溫材料相比還有一定的提高空間，尤其是在導(dǎo)熱系數(shù)、熱收縮和比重（熱容量）方面。我們這里列舉了兩種材料的區(qū)別，供客戶參考。
表1 納米微孔絕熱材料與復(fù)合反射絕熱板比較
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HT-1000 |
復(fù)合發(fā)射絕熱板 |
備注 |
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導(dǎo)熱系數(shù)低 |
600℃， ≤0.029W/K.m 800℃, ≤ 0.038 W/K.m |
600℃≤0.060W/K.m 800℃無(wú)數(shù)據(jù) |
HT-1000導(dǎo)熱系數(shù)在應(yīng)用范圍內(nèi)低一倍，意味著節(jié)能效果大大優(yōu)于其它產(chǎn)品 |
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性價(jià)比 |
單位面積成本接近，但保溫效果更好 |
>RMB 300/m2 |
HT-1000性價(jià)比更優(yōu) |
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容重輕，比熱容低 |
330kg/m3 1.08KJ/kg.K @ 800℃ |
460-550kg/m3 無(wú)數(shù)據(jù) |
保溫材料儲(chǔ)熱量非常低 |
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加熱收縮率 |
1000℃, ≤2% （24hr 全浸式測(cè)試） |
800℃, ≤2% |
耐熱性和通過(guò)熱收縮的縫隙漏失的熱量更少 |
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隔熱原理 |
納米微孔+高效遮光劑 |
納米微孔+鋁箔反射 |
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節(jié)能效果明顯 |
主要體現(xiàn)在導(dǎo)熱系數(shù)低 熱收縮率低 |
溫降效果不如HT-1000為代表的納米微孔絕熱產(chǎn)品 |
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無(wú)毒安全 |
無(wú)有機(jī)膠粘劑成份，POF高溫分解無(wú)毒 |
壓敏膠有一定毒性 |
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施工簡(jiǎn)單 |
貼一遍，提供POF包裝塑封 |
需貼兩層 |
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應(yīng)用經(jīng)驗(yàn) |
在國(guó)內(nèi)才起步，為未來(lái)發(fā)展方向 |
在國(guó)內(nèi)有數(shù)家應(yīng)用實(shí)例，但降溫效果明顯低于國(guó)外資料報(bào)道值 |
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其他 |
國(guó)外鋼鐵行業(yè)普遍采用這類產(chǎn)品，現(xiàn)在我們將其國(guó)產(chǎn)化 |
國(guó)內(nèi)2004年開(kāi)發(fā)，僅在國(guó)內(nèi)有應(yīng)用 |
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4.2 中間包
使用方法在包壁內(nèi)側(cè)，避開(kāi)包壁上的鋼釘，平鋪一層HT-1000隔熱板(5～10mm)，然后安裝澆注料。(圖5)
使用效果：減少了連鑄過(guò)程中的熱量損失．減少鋼水溫度變化，提高連鑄質(zhì)量。
圖5 HT-1000的在中間包上的安裝施工
4.2 魚(yú)雷包
使用方法在魚(yú)雷包殼體內(nèi)側(cè)先貼一層HT-1000（5-10mm)，然后砌筑耐火磚。（圖6）
使用效果：降低了鐵水運(yùn)輸造中的熱損失，提高鐵水到達(dá)轉(zhuǎn)爐時(shí)的溫度(通常可以提高約40度)。降
低了轉(zhuǎn)爐能耗，并且為魚(yú)雷包運(yùn)輸選中的脫磷處理創(chuàng)造條件。
圖6 HT-1000的在魚(yú)雷包上的安裝施工
4.3：熱風(fēng)管道
使用方法：在管道內(nèi)側(cè)安裝數(shù)層卷簾型HT-1000隔熱材料，然后安裝耐火磚或澆注料。
使用效果：減少熱損失，提高進(jìn)入高爐的熱風(fēng)溫度，提高熱風(fēng)爐效率。
4.4: RH脫氫裝置
使用方法：將納米微孔絕熱板貼于爐壁內(nèi)側(cè)（5-10mm），然后安裝澆注料
使用效果：降低了鋼液在循環(huán)過(guò)程中的熱損失。
圖7 RH脫氫裝置
4.5 步進(jìn)式加熱爐水冷柱
使用方法：在水冷管上包裹兩層5mm厚的軟氈型HT-1000后固定，然后安裝澆注料
使用效果：與使用陶瓷纖維隔熱層相比，通過(guò)冷卻水帶走的熱量減少了約24％，由于步進(jìn)式加熱爐有近15％的能量會(huì)被冷卻水白白帶走，使用納米微孔隔熱材料后可大幅節(jié)能。
5.結(jié)語(yǔ)
由于納米微孔隔熱材料應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，通過(guò)近年在一些國(guó)外鋼鐵廠的成功應(yīng)用，證明了該材料
在節(jié)能減排方面有重要作用。隨著材料成本的下降，企業(yè)社會(huì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提高，納米微孔隔熱材料在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越得到普及。
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