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2018年6月23日 星期六
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节能材料开发与转移中心重点推广技术

作者: 来源: 日期:2012/8/14 8:57:15 人气:3202
结构隔热一体化复合耐火材料技术
  采用重质/轻质复合制备结构/隔热一体化复合耐火材料,以降低回转窑用耐火材料整体导热系数的方式减少筒体散热而实现节能降耗;采用电熔空心球作为轻质部分骨料,解决普通水泥回转窑烧成带用耐火材料在超高温度下烧结轻质部分易收缩的难题,确保高强度,取得超高温烧结梯度复合材料的重大突破。本项目的主要创新点有:
  1)电熔法制备低成本高性能空心球实现系列化;
  2)采用振动成型工艺方法实现密度梯度复合耐火材料结构与性能可控;
  3)采用耐高温空心球作为轻质结构骨料,实现超高温烧结重质/轻质复合耐火材料。
  结构/隔热一体化复合砖在直接使用重质砖的回转窑上使用,可降低筒体温度,减少回转窑筒体热辐射损耗2.5~3%,延长耐火内衬使用寿命10~25%;使用重质砖和轻质隔热层的回转窑上,可延长寿命30~40%。采用结构/隔热一体化复合砖可使回转窑整体重量降低15~25%和降低外部温度70~120℃,减少回转窑筒体变形和延长筒体和设备整体寿命。除在回转窑上使用之外,可在电熔炉上使用,节能在5~10%之间,在钢铁冶金炉上使用,节能率在2~8%,应用范围非常广泛。在陶瓷、耐火材料行业上使用,能有效延长设备的使用寿命和降低建筑费用。整个市场使用量可达120亿元人民币。
  中心主要项目产品包括有:硅莫结构隔热一体化复合砖、镁铝尖晶石结构隔热一体化复合砖、高铝结构隔热一体化复合砖、镁铁铝结构隔热一体化复合砖等。
结构化一体砖使用过程中稳定性分析

  从图上可以看出,复合砖的损耗主要是通过剥落的方式进行,磨损非常少,因此提高产品的抗热震性对延长产品寿命有好处,此外,高铝复合砖重 质部分剥落以后,在表面形成一个非常完整的界面层,其界面层由部分致密工作层和轻质隔热层突出部分组成,能抵挡石灰的腐蚀和磨损,并且其抗热震好,可长时间使用,并能保证整体回转窑的正常运转,并可延长使用寿命,得到现场应用证明。因此界面处由重质和轻质复合在一起,在具有耐磨的同时,还具有更高的抗热震特性,不怕剥落损坏。
  通过在安徽博瑞德钙业有限公司石灰回转窑上应用,节能效果达到16%,表面温度为270~290℃,比原有最高温度390℃低100℃。此外,还在首钢水城钢铁(集团)石灰回转窑上应用,效果显著。
复合砖应用过程中产生的经济效益和社会效益:
1)节约能源
  比较:可节约能耗5%,其中镁铝尖晶石运行时间按1年计,高铝复合砖运行时间按2年计;2年内可节约煤3960吨,而实际消耗耐火材料为311万元,节约的煤的价值就超过耐火材料价值,此外,在已有的石灰回转窑上应用表明,最高节能效果达到16%,高温带长期表面温度为270~290℃,比原有长期温度360℃低70℃,我们现在制备出了的轻质隔热层密度为1.2 g/cm3,隔热性能更好,节约能耗更多。
2)回转窑筒体表面温度降低可延长回转窑使用寿命
3)回转窑筒体减轻可降低电价
  比较:筒体减轻(439.6-316.7)/439.6=27.9%,可节约电耗10%;不需要冷风冷却。

2、连铸中间包节能干燥系统——连铸中间包结构改造

温度T1T2T3T4T5减重
原砖15401412.8711.6296.4219 
1:2一体化砖15401447.01287.6222.816630.1%
1:1一体化砖15401441.61185.3234.6174.519.8%

  由上表可知使用一体化复合砖在中间包容量不改变的前下即可使外壁温度降低50℃,从而获得更高的钢水温度稳定性,从而提升炼钢的品质。内衬减重可达19.8~30.1% ,热容大幅度减少。其中隔热砖厚度55mm,永久层厚度150mm,碱性涂层25~30mm;
  T1,T2,T3,T4和T5依次是碱性工作层内侧,永久层内侧和外侧,钢壳内侧和外壁的温度。
连铸中间包结构改造引发的影响:
  1、由于保温性能改善和热容减少,可以使钢水过热度降低5~7℃ ,大幅度降低能耗成本
  2、钢水过热度降低将引发从转炉炼钢、RH精良和连铸等一系列工序的工艺参数改变,特别是冶炼温度降低,将大幅度减少耐火材料消耗,目前国内最好吨耗水平9.3kg为基础,与日本和欧洲的吨钢耐材消耗为8.5~10㎏非常接近,若采用低热容和低密度材料来改造中间包,有望达到世界领先水平。
  3、采用本项目产品可降低能耗水平在3~6%之间,若能在各种冶金窑炉上推广,节约能源可以预期。
3、电熔精炼渣工艺——新型空心球型精炼预熔渣
  中心在已有的电熔精炼渣工艺基础上,采用新工艺制备空心球型精炼渣,产品为空心球结构,产品具有密度低,与钢水接触面积大的特点,吸收钢液中杂质的能力大,产品为不同熔点的CaO-Al2O3或CaO-Al2O3-MgO材料组成,其能在不同的阶段熔化,并可控制熔化速度,并引入部分高熔点空心球,其在炼钢过程中不熔化,可快速上浮,带出大量的夹杂物,并在钢液上形成空心球保温层,防止钢液接触空气氧化,同时具有保温作用,形成稳定的隔热层。
产品如下图所示:

   图为从0~1mm,0.2~1mm,1~2mm,2~3mm,3~5mm等尺寸的球体精炼渣
优点:
  1、预熔型精炼渣的原料混合比烧结型和混合型精炼渣更充分、均匀、化学成分也比较均匀,可以大幅度缩短精炼时间;
  2、预熔型精炼渣的熔点低、成渣速度快,可以增加效益;
  3、预熔型精炼渣的密度较烧结型和混合型的要高的多,易于保存和运输;
  4、预熔型精炼渣有效防止增氢、增氧;
  5、 流动性非常好,由于采用快速冷却技术,其保留了大量的非晶态玻璃体,在钢液中比已有的精炼渣溶解更快,反应更迅速,能够在更短的时间内实现均匀溶解,然后与钢中的夹杂碰撞吸附,不断长大可以被不溶解的高熔点空心球和自身的密度低而上浮,高熔点空心球在钢液表面形成覆盖层不需引入各种造泡剂就行实现表面保温和埋弧冶炼,引入杂质低,具有更低的电耗和更好的制品质量。
技术指标:
精炼渣系CaO-Al2O3CaO-Al2O3-MgO
产品牌号JLZ-1JLZ-6
CaO(%)≥48≥42
Al2O3 (%)≤42≤42
SiO2 (%)≤4≤4
MgO(%)≤3≤8
CaF2(%)————

电熔精炼渣工艺——电熔精炼渣工艺新型球型无碳中间包碱性覆盖剂
  现在一般钢种都采用铝脱氧, 钢水中存在Al2O3夹杂和AlS, 使用酸性覆盖剂会发生如下反应:
3( SiO2 ) + 4[Al] = 2(Al2O3 ) + 3[ Si] ( 1)
使用碱性覆盖剂会发生下列反应:
Al2O3+ CaO= CaO .Al2O3 ( 2)
反应( 1) 污染钢水, 反应( 2) 净化钢水。
中心在已有的电熔精炼渣工艺基础上,采用新工艺制备球型覆盖剂,产品为球型结构,产品具有密度低,与钢水接触面积大的特点,吸收钢液中杂质的能力大,产品为不同熔点的CaO-Al2O3或CaO-Al2O3-MgO材料组成,其能在不同的阶段熔化,并可控制熔化速度,并引入部分高熔点空心球,其在炼钢过程中不熔化,在钢液上形成空心球保温层,防止钢液接触空气氧化,同时具有保温作用,形成稳定的隔热层。
它的作用主要有以下几个方面。
  1、绝热保温、防止钢液面结壳。
  2、隔绝空气、防止钢水二次氧化。
  3、吸收钢液面上的非金属夹杂物。
优点:本项目产品则是在已有碱性覆盖剂的基础上更进一步,通过电熔方法直接喷吹工艺制备出球形覆盖剂,部分实心,部分空心球,其流动性非常好,由于采用快速冷却技术,其保留了大量的非晶态玻璃体,在钢液中比已有的覆盖剂溶解更快,反应更迅速,能够在更短的时间内在钢液表面实现均匀溶解,吸附钢液中上浮的夹杂物,高熔点空心球在钢液表面形成覆盖层不需引入各种造泡剂就行实现表面保温和引入杂质低,并且无碳,在使用过程中不会出现增碳现象,。
技术指标:
精炼渣系CaO-Al2O3CaO-Al2O3-MgO
产品牌号JLZ-1JLZ-6
CaO(%)≥48≥42
Al2O3(%)≤42≤42
SiO2(%)≤6≤6
MgO(%)≤3≤8
CaF2(%)————

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