我國獨創(chuàng)新型環(huán)保發(fā)熱添加劑
文章來源：中國化工報 更新時間：2020-04-10 15:23:56
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減緩鋼液熱卡流失，工藝出品率提高近50% 中化新網(wǎng)訊 一種達(dá)到國際先進(jìn)水平的鑄造添加發(fā)熱劑——火粒子已經(jīng)在福建三鋼、福建三重、中鋁鑄造、廣東韶鑄集團等企業(yè)中成功使用多年，效果良好。其發(fā)熱保溫延時效果比傳統(tǒng)產(chǎn)品高50%以上，可提高鑄造產(chǎn)品質(zhì)量，從原有的58%提升至80%、減緩鋼液熱卡流失，降低鋼水使用量，同時間接性的產(chǎn)生了節(jié)電、節(jié)能、減耗等作用，產(chǎn)品價格約為傳統(tǒng)產(chǎn)品的1/2。經(jīng)權(quán)威部門查新其技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位，這是中國化工報記者4月9日從福建星光粒子科技有限公司獲得的消息。
據(jù)介紹，這款火粒子是由南昌航空大學(xué)客座教授、高級化學(xué)工程師，星光科技公司董事長水建龍在獨創(chuàng)的新型環(huán)保發(fā)熱添加劑技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)成功的鑄造冒口發(fā)熱保溫新材料。火粒子發(fā)熱劑是一種非金屬材料的混合物生產(chǎn)的發(fā)熱覆蓋劑，由催化劑、穩(wěn)定劑等材料制成，性價比高。其功效明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的保溫劑或發(fā)熱劑產(chǎn)品。 水建龍告訴記者，該項目經(jīng)過近十年的時間完成了艱難的研發(fā)過程，成功地從黑體熱輔射原理中，通過上千次的實踐，找到了具有高價值的核心技術(shù)，掌握了鋼水產(chǎn)生氣泡的排除方法，能大幅度提高國產(chǎn)鋼材的質(zhì)量。這種新材料的問世，打破了國外高質(zhì)量產(chǎn)品在鑄鋼發(fā)熱劑領(lǐng)域的壟斷局面，使得我國在全球鑄鋼科技知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域有了一個新的制高點。
據(jù)了解，在鋼鐵冶煉過程中，1550℃左右是普碳鋼水澆注的最佳溫控點，也就是鋼水使用溫度最宜控制在1550℃以上。如何保護(hù)好已熔的1600℃左右鋼水，在離開加熱爐轉(zhuǎn)運過程中的30分鐘時間內(nèi)的鋼水溫度不低于1550℃的問題，一直以來是所有鑄造工程師們關(guān)注的熱點問題。
水建龍對記者說，他們通過研究發(fā)現(xiàn)從1600℃，1580℃，1560℃，1540℃不作保溫處理的鋼水從1600℃出爐時到第4分鐘時降溫速度較快，10分鐘可降低40℃，接近風(fēng)險流動溫度點1550℃。而鋼水的密度，液態(tài)注溫(中包溫度)7.2kg/cm3，在常溫下為7.85kg/cm3，這樣如果沒有會裂解放熱高溫的、又有耐1600℃以上的隔熱材料，是無法在30分鐘內(nèi)控制1550℃鋼水的最佳流動性的。為此，研究超高溫組合價廉物美材料的科學(xué)性就顯的特別尤為重要。2010年至2017年期間他們從鋼鐵的黑體熱輻射原理中，發(fā)現(xiàn)了新型發(fā)熱材料并進(jìn)行立項研究，以實際實驗為中心進(jìn)行了一系列科學(xué)實驗的探索，取得了可喜的重要科學(xué)數(shù)據(jù)。公司技術(shù)團隊除了對微觀層面的化學(xué)研究，還研發(fā)出了精準(zhǔn)的自動化配料機，開發(fā)了智能自動化一條龍的生產(chǎn)線，年產(chǎn)1萬噸只需3名生產(chǎn)工人的物聯(lián)網(wǎng)自動化設(shè)備，產(chǎn)出了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，成品合格有效率達(dá)100%。從此，也標(biāo)志著我國高效發(fā)熱覆蓋劑可普及使用的年代已到來。
水建龍表示，該技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利，對降低鑄造成本還有較大空間。如果將火粒子發(fā)熱劑從原來的1.5%提高至3%的用量，用普通冒口就可以完全替代發(fā)熱冒口，可下降4倍的成本。火粒子目前主要以粉末形狀為主，研究發(fā)現(xiàn)把粉末發(fā)熱覆蓋劑制作成∮3MM直徑的顆粒，熱效率還會有較大提高，而且可以有效減少微米級的粉末揚塵，產(chǎn)品將更家環(huán)保。 新聞鏈接： 鋼鐵行業(yè)覆蓋劑分兩類：一類叫保溫劑，一類叫發(fā)熱劑，保溫劑是100%純稻殼做的，低熱卡值叫炭化稻殼，炭化稻殼98%以上是純炭，燃燒時借助空氣中的氧氣C+O2=CO2↑，熱卡值較低，約3.4×107/㎏，所以只能起到保溫的作用。而傳統(tǒng)高溫發(fā)熱劑是由金屬材料鋁粉和鎂粉合成的，此技術(shù)起源于歐州，鋁粉在550℃時會裂解放熱反應(yīng)點燃鎂粉，這時可產(chǎn)生1800℃以上的高溫，鋁粉的燃燒熱(kJmol)：822.9，而1mol鋁粉質(zhì)量是26.981639克，故1kg鋁粉燃燒產(chǎn)生熱量是30498.52kJ，是純炭的30倍以上。 傳統(tǒng)鋁粉發(fā)熱覆蓋劑的效果已通過實驗證明，既然如此有效，那為什么不用或少用呢?這主要是性價比的問題。有效果的鋁粉發(fā)熱劑，原料鋁粉單價在2至3萬元/噸，鎂粉單價也在2萬元左右/噸，基本配方材料成本不低于5千元/噸的價格，所以產(chǎn)品銷價自然在8千至1萬/噸，而低端的保溫劑有炭化稻殼和膨脹珍珠巖以及他們的混合物，從2千至5千元，效果又較不明顯。業(yè)內(nèi)人士指出，以上保溫劑和傳統(tǒng)金屬鋁粉發(fā)熱劑，很顯然不適合國內(nèi)鑄造業(yè)的發(fā)展需求，以目前的鑄造業(yè)利潤率來說，價廉物美的發(fā)熱覆蓋劑才行業(yè)需求方向。 實際上能夠發(fā)生高能熱值的材料不僅僅在傳統(tǒng)的金屬鋁鎂材料中，還有廣泛的非金屬有機材料中也是可以獲得高能的熱卡值，問題是要獲得低價又能裂變的非金屬有機材料，在技術(shù)控制上是有一定難度的。比如對氫氣、甲烷、乙烷、一氧化碳等可燃物的距間控制催化劑的用量要求是比較嚴(yán)格的。因為這些物質(zhì)通常被壓縮在各種礦物質(zhì)內(nèi)，但如果不在合理的穩(wěn)定條件下是很難成功被充份利用的。 我國鋼鐵和鑄造業(yè)目前還處在低端洼地帶，鑄鋼總市場量約500億/年，鑄造領(lǐng)域還處在高耗能高成本階段，降本增效刻不容緩，節(jié)能降耗還有很大的提升空間。未來火粒子產(chǎn)品將可細(xì)分為粉未冒口發(fā)熱覆蓋劑，顆粒冒口發(fā)熱覆蓋劑，鋼錠冒口專用發(fā)熱覆蓋劑，鋼套冒口專用發(fā)熱覆蓋劑，不銹鋼專用發(fā)熱覆蓋劑，鑄銅專用發(fā)熱覆蓋劑，高鋁粉發(fā)熱覆蓋劑等。這也說明火粒子發(fā)熱添加劑才是真正符合目前微利的鑄造行業(yè)和鋼水轉(zhuǎn)運爐的發(fā)熱覆蓋保溫劑的新型環(huán)保材料。 |
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