.38 工程科学学报，第40卷，第1期 300 表示换热量).从图中可以看出，在相同模型下空包 一加盖 一一·无盖 时间对铁水温降影响最大为Y-0模型，空包3h与 200 空包5h蓄热量的当量铁水温度分别为7.15K和 9.34K,对铁水温降影响为2.2Kh-1:N-0模型空 包时间由3h至5h对铁水温降影响为1.24Kh-1 100 可见空包时间在3~5h,空包时间对铁水温降的影 响在加盖情况下比无盖影响更大，分析其原因主要 6 12 为在初始空包时间0~3h,无盖铁水包已损失大量 保温层厚度/mm 热量，3~5h包温降速率较小，导致空包时间影响 图9绝热层厚度保温效果阶梯示意图 不大 Fig.9 Ladder diagram showing the heat preservation effect under dif- 空包阶段的绝热层厚度对下一周期铁水温降影 ferent insulation layer thickness 12 12 ☐0mm保温层m12mm保温层 (a) ☐0mm保温层 四12mm (b) 10 四6mm保温层18mm保温层 10A 四6mm保温层 保温层 ☐18mm11.05 9.81 保温层 8 4 空包时间h 空包时间h 图10不同空包热状态下蓄热量的当量铁水温度.(a)加盖：(b)无盖 Fig.10 Equivalent hot metal temperature under different thermal states:(a)capped;(b)uncapped 响存在临界值，增设6mm绝热层能减小下一周期铁 由此可见包盖是必须采取的保温措施，同时根据加 水温降约3.4K·h1,当其厚度大于6mm时继续增 盖情况下热状态随绝热层厚度的变化规律，经济合 加绝热层厚度，改善的空包热状态对铁水温降影响 理的保温层厚度应为6mm左右.铁水包热状态Y- 较小，每继续增加6mm铁水减小温降值仅在1K· 6-3同比于热状态N-0-5,对下一周期铁水温降影 h以内. 响最大为3.9Kh1 铁水包空包热状态同时受空包时间和空包阶段 保温措施影响，图11为不同情况下空包热状态对下 4结论 一周期铁水温降的影响规律.空包阶段的包盖对下 (1)利用实测数据与模拟计算结果进行对比， 周期铁水的保温效果最高达2.6Kh1,且包盖在 相对误差小于5%，验证了实验模型的准确性.铁水 满包运行过程中能减小铁水温降13Kh左右)， 包周转过程中，铁水包温度波动最大部分为工作层 12 ·加盏 约300K:空包运行3~5h,铁水包包底中下部工作 一无盖 10 层温度最高.满包运行时间在1h左右情况下，铁水 9 包工作层为主要的蓄热耐材. 8 (2)空包阶段增设铁水包保温盖，热状态Y-6- 6 4比热状态N-6-4工作层温度高108K,对下一周期 铁水温降影响平均达2.6Kh-',空包加盖保温效果 6 空包时间A 4 较好. 183 (3)铁水包增设纳米材料作为绝热层，空包的 图11各空包热状态对铁水温降的影响规律 保温效果与绝热层厚度变化规律呈阶梯型变化.厚 Fig.11 Influence law of the different thermal states to hot metal tem- 度在0~6mm之间保温效果近似线性递增，厚度为 perature drop 6~12mm之间保温效果基本不变，在12~18mm之工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 9 绝热层厚度保温效果阶梯示意图 Fig. 9 Ladder diagram showing the heat preservation effect under dif鄄 ferent insulation layer thickness 表示换热量). 从图中可以看出,在相同模型下空包 时间对铁水温降影响最大为 Y鄄鄄0 模型,空包 3 h 与 空包 5 h 蓄热量的当量铁水温度分别为 7郾 15 K 和 9郾 34 K,对铁水温降影响为 2郾 2 K·h - 1 ;N鄄鄄0 模型空 包时间由 3 h 至 5 h 对铁水温降影响为 1郾 24 K·h - 1 . 可见空包时间在 3 ~ 5 h,空包时间对铁水温降的影 响在加盖情况下比无盖影响更大,分析其原因主要 为在初始空包时间 0 ~ 3 h,无盖铁水包已损失大量 热量,3 ~ 5 h 包温降速率较小,导致空包时间影响 不大. 空包阶段的绝热层厚度对下一周期铁水温降影 图 10 不同空包热状态下蓄热量的当量铁水温度 郾 (a)加盖;(b)无盖 Fig. 10 Equivalent hot metal temperature under different thermal states: (a) capped; (b) uncapped 响存在临界值,增设 6 mm 绝热层能减小下一周期铁 水温降约 3郾 4 K·h - 1 ,当其厚度大于 6 mm 时继续增 加绝热层厚度,改善的空包热状态对铁水温降影响 较小,每继续增加 6 mm 铁水减小温降值仅在 1 K· h - 1以内. 图 11 各空包热状态对铁水温降的影响规律 Fig. 11 Influence law of the different thermal states to hot metal tem鄄 perature drop 铁水包空包热状态同时受空包时间和空包阶段 保温措施影响,图 11 为不同情况下空包热状态对下 一周期铁水温降的影响规律. 空包阶段的包盖对下 一周期铁水的保温效果最高达 2郾 6 K·h - 1 ,且包盖在 满包运行过程中能减小铁水温降 13 K·h - 1左右[27] , 由此可见包盖是必须采取的保温措施,同时根据加 盖情况下热状态随绝热层厚度的变化规律,经济合 理的保温层厚度应为 6 mm 左右. 铁水包热状态 Y鄄鄄 6鄄鄄3 同比于热状态 N鄄鄄0鄄鄄5,对下一周期铁水温降影 响最大为 3郾 9 K·h - 1 . 4 结论 (1)利用实测数据与模拟计算结果进行对比, 相对误差小于 5% ,验证了实验模型的准确性. 铁水 包周转过程中,铁水包温度波动最大部分为工作层 约 300 K;空包运行 3 ~ 5 h,铁水包包底中下部工作 层温度最高. 满包运行时间在 1 h 左右情况下,铁水 包工作层为主要的蓄热耐材. (2)空包阶段增设铁水包保温盖,热状态 Y鄄鄄6鄄鄄 4 比热状态 N鄄鄄6鄄鄄4 工作层温度高108 K,对下一周期 铁水温降影响平均达 2郾 6 K·h - 1 ,空包加盖保温效果 较好. (3)铁水包增设纳米材料作为绝热层,空包的 保温效果与绝热层厚度变化规律呈阶梯型变化. 厚 度在 0 ~ 6 mm 之间保温效果近似线性递增,厚度为 6 ~ 12 mm 之间保温效果基本不变,在 12 ~ 18 mm 之 ·38·