中间包在连铸过程中的热损失分析

forging

中间包保温技术是现代钢铁生产流程提高连铸生产效率、改善铸坯质量的重要手段之一。纳米折射保温板因独特的纳米多孔结构和表层铝箔材质，使其具有极低的导热系数、良好抗压缩及抗高温粉化性能。
一、中间包的传热分析
影响中间包保温性能主要有以下几个方面的因素：
   (1)中间包包衬的蓄热：由于连铸开始浇注过程中中间包内钢液温度高于中间包包衬温度，这个温差会使钢液的热量不断的向中间包包衬传递，此时包衬的吸热量是最大的。但随着浇注过程的进行，中间包包衬的温度逐渐上升，吸热量会逐步减少，最后达到热平衡。因此，中间包的烘烤温度对连铸开始浇注中间包内钢液温度影响较大;
   (2)中间包包衬的传热：把中间包看成一个封闭的空腔，中间包包衬的每层耐火材料之间均会发生传导传热和辐射传热，此时影响传热的主要因素为中间包包衬耐火材料的自身的热容、导热系数和密度等热物理性能;
   (3)中间包包壳向外散热：中间包包壳主要通过自然对流和辐射传热两种方式向外散热。由于中间包包衬的其他面是不可见的，本文只考虑中间包包壳对空气的辐射传热;自然对流主要影响因素为中间包的包壳与环境的温度;
   (4)钢包的钢液温度：在浇注过程中，中间包钢液来自钢包，而且中间包温度一般会低于钢包钢液温度，因此作为中间包封闭空腔的唯一热量来源，钢包钢液温度直接影响中间包传热热平衡。
二、中间包的热损失计算
   中间包的热损失主要通过钢-渣自由界面和中间包包壳以自由对流和辐射的传热方式外向散热。考虑从温度为Tw中间包包壳向温度为Tf的环境空气的单位时间的传热量。


   根据上述公式可知，高温的中间包包壳向大气的散失的热量与时间、中间包包壳表面积成正比，物体温度越高热损失量就越大。从图1为包壳与环境间温差对热流密度的影响曲线，从图中可以看出当包壳温度超过400K时，包壳的热损失量主要受辐射传热(QC≪QR∝Tw4-Tf4)的影响，因此，包壳温度变化对包壳散热极其敏感。所以，采用导热系数低的纳米绝热材料可以明显减小包壳与大气间的传热系数(hc+hR)从而获得良好的保温效果。