取鍋予熱の省エネのための微多孔質断熱材

製鋼工場において、取鍋は熱的なボトルネックです。予熱器を出る際に予定より低温になっている取鍋、あるいは炉と鋳造機の間でより多くの熱を失う取鍋は、エネルギーを二重に消費します。一度は予熱燃料として、もう一度は炉が補償のために添加しなければならない過熱分としてです。ワークライニングの背後にあるマイクロポーラス断熱層は、両方の損失に同時に対処できる数少ないレトロフィットの一つです。本記事では、そのメカニズム、実際に期待できる効果、そしてライニングが最初のキャンペーンを乗り切れるかどうかを決める設置の詳細について説明します。

なぜ取鍋の熱損失が運転コストを押し上げるのか

鋼製取鍋は、約1,600～1,700°Cの出鋼温度と、輸送中や待機中の冷却期間との間をサイクルする、耐火物でライニングされた鋼製シェルです。ワークライニングは溶湯からシェルを保護しますが、シェル自体は依然として加熱されます。古いライニングでは通常300～400°Cに達します。この蓄えられた熱は工場の空気中に継続的に失われ、それを補うエネルギーは予熱器とより高い出鋼温度から供給されます。より高い出鋼温度は、耐火物の摩耗を加速させ、合金の酸化損失を増加させ、鋼の品質を劣化させる可能性があります。したがって、シェル温度の低減はエネルギー対策であるだけでなく、プロセス安定性の対策でもあります。

1,650°Cにおける取鍋ライニング内部で何が起こるか

作業ライニング — 高アルミナれんが、マグネシアカーボンれんが、またはモノリシックキャスタブル — は、溶湯の熱的および化学的侵食を受けます。その背後には、安全層またはバックアップ層が第二の防御線を提供します。温度は作業ライニングを横切って急激に低下しますが、バックアップ位置では、保持中に通常600～900°Cです。これらの温度における従来のバックアップ材（断熱キャスタブル、ファイバーボード）は、シェルに安定した熱流を伝えます。同じ位置にある微多孔質ボードは、600°Cで熱伝導率が約0.028～0.034 W/m·Kであり、同じ厚さの従来のバックアップと比較して、その熱流を約3分の2削減します。

マイクロポーラスバックアップ層がシェル温度を下げる仕組み

安全ライニングと鋼製シェルの間に10～20 mmのマイクロポーラスボードを追加すると、元のライニングに応じて通常シェル温度が50～100°C低下します。三つの連鎖効果が続きます。第一に、鋼製シェルに蓄えられる熱が少なくなることで、取鍋は輸送中および待機中に失うエネルギーが減少し、出鋼から出鋼までの温度損失が縮小します。第二に、シェル損失が低い取鍋の予熱は、目標温度により早く到達し、より少ない燃料でそれを維持します。第三に、より低温のシェルは鋼構造の熱疲労を軽減し、溶接部およびトラニオン部の寿命を延ばします。当社の鋼製取鍋用マイクロポーラス断熱材はこの用途のために特別に製造されており、厚さ計算方法バックアップ層を設計するエンジニアが利用できます。

効果の定量化：予熱、保持、タップ・トゥ・タップ

利点を定量化する誠実な方法は、モデリングだけでなく測定によるものです。計装された取鍋のアップグレードを行った工場では、通常、使用中の平均シェル温度、取鍋サイクルあたりの予熱燃料消費量、平均タップ・トゥ・タップ温度低下の3つの数値を前後で追跡します。業界の経験では、バックアップ層が正しく設計されれば、シェル温度が数十度低下し、予熱燃料の節約が測定可能であることが一貫して示されています。正確な数値は、ライニング厚さ、ボードの配置、操業サイクルによって異なります。全フリートを転換する前に、1つの取鍋を参照用に計装することを推奨します。

取鍋壁および底部用ボードの選定

取鍋の壁と底部では、機械的および熱的環境が異なります。壁ボードは中程度の機械的負荷と、ワークライニングからの安定した輻射熱を受けます。標準剛性ボードまたはガラス繊維布フェイスボードが通常使用されます。底部位置では、耐火物設置時の圧縮と衝撃が大きいため、高強度グレードまたは追加の保護層が適切です。壁と底部の間の湾曲した遷移部には、, アーク形状微多孔質セグメントが、安全ライニングの背後に生じる楔状の隙間を排除します。形状が非標準の場合、, カスタム成形形状取鍋の図面に合わせて切断されます。

使用寿命を決める設置方法

取鍋におけるマイクロポーラス材の故障のほとんどは、材料の故障ではなく設置の失敗です。重要な方法は以下の通りです：

ライニングが閉じられるまでボードを乾燥状態に保つこと。設置前に吸収された水分は、最初の加熱時に激しく追い出され、表面材の層間剥離を引き起こす可能性があります。
突き合わせ継手は密着させ、層間で互い違いに配置すること。連続した垂直継手は、シェルへの直線的な熱漏洩経路を形成します。
ボードを機械的に圧縮しないこと。マイクロポーラスボードはその気孔構造によって断熱します。局所的に押しつぶすとその構造が破壊され、シェルにホットスポットが生じます。
ボード界面での温度定格を守ること。キャンペーン後期にワークライニングが薄くなると、ボードはより高い温度にさらされます。バックアップは、開始時だけでなくキャンペーン終了時にも界面が定格内に収まるように設計してください。

一般的な故障モードとその回避方法

現場の問題のほとんどは3つの故障モードに起因します。過熱による収縮と粉化は、正確な界面温度設計によって回避されます。設置前の水分損傷は、密閉保管と耐火物現場での規律ある取り扱いによって回避されます。レンガ設置時の機械的圧縮は、表面処理されたボードの使用、正しいボード配置、および材料の脆さについての設置作業員の訓練によって回避されます。正しく取り扱えば、マイクロポーラスバックアップ層は交換なしで通常複数のワークライニングキャンペーンを超えて持ちこたえます。

Anchor-techとの協業

Anchor-techは広州の生産拠点で、鋼製取鍋用のナノ微多孔質断熱材 — ボード、アークセグメント、カスタム形状 — を製造しており、海外の溶鋼工場向けに英語の技術資料を提供しています。取鍋容量、ライニング構成、シェル温度測定値を共有いただければ、熱計算を含むバックアップ設計をご提案します。取鍋ライニングのレビューまたは無料サンプルを依頼する.