1、鋼包加蓋的目的
近年來，由于金融危機(jī)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能過剩，大型鋼鐵企業(yè)利潤逐漸減少，甚至出現(xiàn)逐年虧損的局面。隨著連鑄工藝發(fā)展，生產(chǎn)工藝的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及節(jié)能降耗成為發(fā)展趨勢，如何提高操作水平、減少鋼包澆注過程溫降（降低出鋼溫度），成為各個(gè)鋼企近來研究的重要課題?？刂其撍谶\(yùn)輸，精煉及澆注過程溫降，已越來越成為近階段煉鋼行業(yè)革新的關(guān)鍵因素。鋼包熱狀態(tài)變化也是轉(zhuǎn)爐制定鋼水溫度補(bǔ)償制度的重要因素之一。
鋼包在運(yùn)輸、精煉、澆注過程中，主要熱損耗有兩個(gè)途徑：一是通過鋼包內(nèi)襯材料的熱傳導(dǎo)，二是上部鋼水與空氣接觸的熱傳導(dǎo)和熱輻射。鋼包在周轉(zhuǎn)使用過程中加上鋼包蓋后，對(duì)于鋼包的散熱起到很好的保護(hù)作用，也是鋼包周轉(zhuǎn)過程中的熱狀態(tài)更加趨于穩(wěn)定，為準(zhǔn)確控制鋼包溫度和溫降創(chuàng)造條件，同時(shí)也進(jìn)一步降低了鋼包在周轉(zhuǎn)過程的熱損失。
2、鋼包全程加蓋在國內(nèi)的發(fā)展
鋼包全程加蓋技術(shù)在國內(nèi)一些大型煉鋼企業(yè)如邯鋼、唐鋼、馬鋼、邢鋼、漣鋼等采用。唐鋼第二軋鋼廠通過采取鋼包全程加蓋、提高鋼包周轉(zhuǎn)率以及低溫高拉速澆鑄等技術(shù)措施，出鋼至鋼包底吹氨后、鋼包吊運(yùn)過程及澆鑄工序鋼水溫降分別降低了20℃、11.1℃和25.9℃。邢鋼通過鋼包全程加蓋工藝轉(zhuǎn)爐出鋼溫度平均下降10至30℃，使連鑄機(jī)的中包溫度合格率提高了8%。鋼包加蓋后停留8h與鋼包烘烤8h相比，鋼包包襯溫度提高了8℃，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)和節(jié)能降耗創(chuàng)造條件。
但長期以來，國內(nèi)各設(shè)計(jì)單位和鋼包蓋使用廠家習(xí)慣采用重質(zhì)澆注料結(jié)構(gòu)、澆注料纖維毯復(fù)合結(jié)構(gòu)的保溫，纖維毯結(jié)構(gòu)。這些方式一定程度上解決了鋼水溫降的問題，但很難從根本上解決鋼包蓋輕型長壽的問題，給鋼包全程加蓋的推廣和革新帶來了障礙。究其主要原因如下：
1）重質(zhì)包蓋澆注料的密度較重（2.8g/cm3），在高溫下吊卸時(shí)，工作面受拉力作用背面受，金屬邊框高溫狀態(tài)下力學(xué)性能低，重質(zhì)澆注料承受拉力的能力較低，高溫吊卸時(shí)包蓋外凸變形，使包蓋上蓋板鼓起，從而影響包蓋的使用壽命。此外，重質(zhì)澆注料抗熱震穩(wěn)定性較差，且導(dǎo)熱系數(shù)較大，在使用過程中鋼水輻射及傳導(dǎo)的熱量損耗就大，鋼包全程加蓋的節(jié)能效果就不是很理想，限制了鋼包加蓋的發(fā)展。
2）纖維折疊塊的使用在鋼包全程包蓋上的節(jié)能效果表現(xiàn)出來，且纖維折疊塊的密度較小，但在鋼水輻射的高溫狀態(tài)下，耐火纖維晶界在晶粒長大期間，不斷被同類原子（質(zhì)點(diǎn)）充填并出現(xiàn)固溶，這樣品界處雜質(zhì)富集就越來越多。而雜質(zhì)其排列不規(guī)則，結(jié)合力小，對(duì)溫度變化敏感性強(qiáng)。因此晶界處強(qiáng)度比晶格間的結(jié)合要弱得多，導(dǎo)致應(yīng)力在縮徑處穿透晶界，使纖維桿斷裂（即粉化）。大塊大塊的纖維折疊塊脫落，鋼水輻射的高溫透過脫落的纖維折疊塊燒壞了包蓋的鐵皮，也限制了鋼包全程加蓋的發(fā)展。
針對(duì)上述國內(nèi)現(xiàn)實(shí)情況，結(jié)合輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料產(chǎn)品功能化的發(fā)展，將鋼包蓋襯里改為輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料結(jié)構(gòu)，并在三鋼進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，取得了令人滿意的效果（大于550爐次），一般包蓋的使用壽命是200—300爐次，長壽節(jié)能是耐火材料的使用要求，輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料將國內(nèi)鋼包全程加蓋的保溫工作推上了一個(gè)新臺(tái)階。
3、輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料的理化化學(xué)性能
從上世紀(jì)九十年代開始，輕質(zhì)澆注料就開始興起，早期的輕質(zhì)澆注料主要是用粉煤灰、漂珠、陶粒纖維、高鋁輕質(zhì)骨料等作為骨料粉料生產(chǎn)輕質(zhì)澆注料，但在使用過程中，其使用溫度較低、熱震穩(wěn)定性較差、強(qiáng)度較低制約了澆注料輕質(zhì)化的發(fā)展。輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料是以礬土基剛玉空心球?yàn)檩p質(zhì)骨料，鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，均化礬土細(xì)粉為基質(zhì)，引入功能添加劑，增強(qiáng)了澆注料的抗熱震穩(wěn)定性和中高溫的抗折強(qiáng)度。
以某鋼廠使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料鋼包加蓋為例：全程鋼包自動(dòng)加蓋系統(tǒng)使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆，經(jīng)測定，可使出鋼溫度降低8℃一15℃。以該鋼一個(gè)120噸的鋼包空包為例：在20分鐘內(nèi)能使下一爐鋼水冷卻17℃一19℃。所以，為了保持澆注溫度不變，只能提高轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，而這種措施又帶來很大的能耗和物料損耗。
由以上表可知，出鋼到精煉結(jié)束這一過使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料加蓋與不加蓋的鋼水溫降相比，使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料溫降是90℃，不加蓋降是99℃。這一階段的溫降相差9℃。
使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料包蓋空置時(shí)間在4小時(shí)以內(nèi)，不用進(jìn)行離線烘烤，可以坐包在轉(zhuǎn)爐使用。使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料加蓋后，空置時(shí)間9小時(shí)空包溫度下降300℃，加蓋后可以不用鋼包覆蓋劑。
4、鋼包全程加蓋輕質(zhì)高強(qiáng)澆注結(jié)果
1）鋼包包蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
對(duì)鋼廠鋼包包蓋的使用溫度、使用環(huán)境詳細(xì)了解以后，結(jié)合輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料的特點(diǎn)和性能，將鋼包蓋襯里結(jié)構(gòu)確定為易損部位（鋼水輻射較強(qiáng)的包蓋中心部位，直徑大約為1.5米），使用140mm的輕質(zhì)高強(qiáng)度澆注料，其他部分采用纖維毯140mm。錨固件多采用Y型結(jié)構(gòu)形式，分布間距為200mm，錨固件總高度為70mm、50mm。
2）使用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料的優(yōu)點(diǎn)
（1）具有隔熱性、絕熱性能好，無熱膨脹應(yīng)力，抗熱震和機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)良特性。
（2）重量輕，平均體積密度僅為1.7g/cm3，用以取代傳統(tǒng)的重質(zhì)耐火材料，能有效的強(qiáng)化鋼包蓋絕熱結(jié)構(gòu)，有效的降低鋼包蓋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的承重載荷。
（3）鋼包蓋襯里整體結(jié)構(gòu)均勻；施工方便、易修補(bǔ)。
3）適用范圍
可滿足300℃一1500℃范圍內(nèi)各行業(yè)、各產(chǎn)品形態(tài)及技術(shù)性能的需求。
5、結(jié)語
使用鋼包蓋輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料結(jié)構(gòu)，確保了鋼包蓋自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可使鋼包蓋在近乎整個(gè)鋼包使用循環(huán)周期內(nèi)都始終在鋼包上，由此帶來的效益包括：
1）大大提高了鋼包蓋的使用壽命，從重質(zhì)澆注料的不到300爐次提高到450爐次左右，降低了生產(chǎn)及維修成本。
2）降低了鋼包內(nèi)鋼水的冷卻速度和空包的冷卻速度，鋼水出爐溫度可以被降低30到40℃，可免除周轉(zhuǎn)鋼包在線預(yù)熱。
3）減少鋼水在鋼包內(nèi)的溫度波動(dòng)，減少鋼包內(nèi)的廢鋼產(chǎn)生，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
4）降低能源消耗，改善了車間操作人員的工作環(huán)境。
5）可實(shí)現(xiàn)的噸鋼費(fèi)用節(jié)約一般在20至25元之間，每100萬噸鋼可節(jié)支800萬至1300萬元。
6）節(jié)能減排。轉(zhuǎn)爐出鋼吹氧升溫按5Nm3/℃噸鋼計(jì)算，溫度降低10℃，年產(chǎn)500萬噸鋼廠節(jié)約氧氣用量為2500萬Nm3。在線烘烤焦?fàn)t煤氣升溫按400Nm3/h烘烤20min，年產(chǎn)500萬噸鋼廠節(jié)約烘烤煤氣量為4000萬Nm3。