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铁水包的保温方法 时间:2015-10-08 点击量:         在铁水包中执行处理铁水过程中,由于铁水的热辐射作用和包衬材料的热传导,铁水温度会不断降低。这种热能的损失可以通过在铁水盛包和转运包中使用隔热材料以及加盖的办法降至最小。本文就如何在包中对铁水保温会给出一些说明。保温的一些重要影响也会在文章结尾列出。
热传导-耐火炉衬:
Q=-k(dT/dx)=-k(T2-T1)/L=k(T1-T2)/L          (1)
Q是每平方毫米的导热量(W/m2),k是导热率(W/m.k),T1是热面温度(k),T2是冷面温度(k),L是耐火材料厚度(m)。这个公式的结果是负值,因为热传导与温度梯度的方向相反。
单组分耐火材料传导:
举例:
高氧化铝包衬k=1W/m.K
T1=1480℃(1753K),T2=38℃(311K)
L=0.051m(51mm)
Q=1(1753-311)/0.051=28.3KW/m2
对于每平方米的单组分氧化铝包衬,热损失率大约为28kW。
多层包衬的热传导:
Q=(T1-T2)/(L1/k1+L2/k2+L3/k3)
k1是材料1导热率, L1是材料1的厚度,以此类推。
多组分耐火材料传导:
举例:
T1=1480℃(1753K),T3=38℃(311K)
高氧化铝包衬:L1=25mm, k1=1W/m.K
隔热耐火砖:L2=25mm, k2=0.5W/m.K
陶瓷纸:L3=6mm, k3=0.05W/m.K
Q=(1753-311) /(0.025+0.050+0.12)=7.4KW/m2
对于每平方米的多组分包衬,热损失率大约为7.4kW。
多组分耐火材料包衬的热传导热量节省:

耐火包衬类型 热损失
单组分 28.3KW
多组分 7.4kW
热量节省 20.9kW
在单组分耐火材料包衬中产生的大约75%的热损失可以通过使用包含隔热砖和陶瓷纸(纤维)的多组分包衬得到节省。
热辐射:
Q=εσ(T14-T24)
Q是单位面积的热辐射(W/m2),ε是发射率(值在0-1之间),σ是斯蒂凡-波尔兹曼常数(5.67*10-8W/m2.K4),T1是辐射材料的温度(K),T2是接受热辐射材料的温度(K),后者通常是室温。
一些通常的发射率数值:

表面材质 温度 发射率
钢板 25-50℃ 0.81-0.83
铁水 1400-1600℃ 0.25-0.40
Al3O2-SiO2, 高Al2O3 1000-1500℃ 0.45-0.60
耐火材料,低Al2O3 1000-1500℃ 0.65-0.80
 
铁水液面对周围环境的辐射散热:
Q=5.67 ×10-8×0.33×(17534-2984)=176.6Kw/m2@1480℃
出铁水间隔期间,空浇包对周围环境的辐射散热:
Q=5.67 ×10-8×0.45×(17534-2984)=240.8Kw/m2@1480℃
所以,对于0.17m2面积的铁水包液面,热损失会是30kW,对于包衬材料面积为1m2的空铁水包,其热损失会为大约240 kW。
 
保温的重要影响:
• 耗费较少的熔化能量。同时,需要较低的出炉温度。
• 浇注过程中减少温度损失
• 延长炉衬寿命
• 铁水包中较少的熔渣形成和沉积
• 球铁中需要较少的镁合金球化剂
• 较少的铁水包包衬维护
• 铁水熔炼和铁水处理造成的烟尘较少(铁别是球铁生产过程中),环境得到改善

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