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壁面結構對渣包保溫行為的影響與效果評價
來源：易耐網(wǎng)編輯：易耐網(wǎng)發(fā)布時間：2022/11/25
摘 要：為了實現(xiàn)熔融鋼渣余熱資源，元素資源高效利用及回收，針對熔渣轉運過程中由于熱量散失引起的溫降問題，通過數(shù)值模擬的方法，建立渣-包界面二維傳熱模型，研究了熔渣轉運過程中通過改變渣包壁保溫結構和烘烤渣包溫度對熔渣溫降及保溫效果的影響，并進一步對保溫包壁結構進行經(jīng)濟性分析。結果表明：相比傳統(tǒng)渣包的溫降情況，采用保溫包壁結構可以明顯減小熔渣溫降，熔渣溫降減少42~75℃；渣包工作層以鎂鋁尖晶石澆注料組合較鎂碳磚組合保溫效果更加明顯，溫降幅度減少30℃；采用烘烤渣包預熱工藝處理后，熔渣邊緣平均溫降速率由14.11℃/min降低到4.26℃/min；不同壁面結構保溫效果經(jīng)濟性分析結果顯示，渣包包壁采用鎂碳磚150mm、高鋁澆注料110mm、硬質納米絕熱板20mm時，保溫效果的經(jīng)濟性最優(yōu)，可節(jié)省195kW·h的電加熱，有利于實現(xiàn)渣熱高效回收利用。
熔融鋼渣是煉鋼過程中的副產(chǎn)物，不僅擁有鈣、硅、鎂等有價元素資源，同時蘊含巨大的熱能資源[1]，但由于鋼渣中膠凝活性物質相對較少，因此，其膠凝活性降低，同時游離的氧化鎂和氧化鈣等物質的存在，致使其安定性不良，嚴重制約了鋼渣的高效利用。并且現(xiàn)有熔渣運輸工藝存在熔渣熱量散失較多，傳統(tǒng)渣包采用鑄鋼材料，不能減少熔渣熱量流失等問題，造成巨大的資源浪費[2,3]。熔融鋼渣溫度在1300℃~1600℃，按照平均溫度1500℃計算，熔渣可回收顯熱約1.2GJ/噸，相當于41kg的標準煤完全燃燒釋放的熱量[4]。按照1億噸鋼渣計算，每年相當于浪費了約400萬噸標準煤。因此，利用熔融鋼渣余熱將改質成分與鋼渣進行反應，進而對鋼渣組分進行重構，提高鋼渣的膠凝活性和安定性，充分利用熔渣余熱，實現(xiàn)鋼渣的渣-鐵-熱全量資源化利用，這不僅是提高經(jīng)濟效益、社會效益的必要手段，也是降低環(huán)境污染的有效途徑[5,6,7]，真正達到鋼渣“零排放”目標。
渣包作為轉爐-鋼渣處理界面重要裝置，現(xiàn)有鋼渣轉運工藝，渣包內鋼渣溫度會直接影響鋼渣在線重構技術進行及電爐加熱改質工序的能量和物質消耗，在轉運過程中，要嚴格控制熔渣溫降，熔渣溫度過低，會造成余熱資源浪費，也導致電爐加熱改質的投資成本增加，有效減少轉運過程中熔渣的熱量流失，能夠實現(xiàn)物質流能量流的高效持續(xù)[8]，并在后續(xù)工藝中實現(xiàn)更合理的實現(xiàn)電量投入。目前國內外對渣包保溫數(shù)值模擬研究較少，主要研究集中在鐵水包和鋼包方面[9,10,11,12]。李輝等[13]通過改變烘烤、表面補熱等方式，得出減少熔渣溫降和凝固相關參數(shù)，但其研究并未針對保溫層材質及厚度進行研究。Santos F M等[14]通過對比四種不同的鋼包內襯結構，對鋼包的耐火性進行仿真模擬，得到最優(yōu)的設計方案。Mantripragada等[15]對鋼包的內應力進行了數(shù)值模擬，研究其應力分布，并對部分參數(shù)進行了優(yōu)化。徐國濤等[16]針對鋼包擴容及實踐存在的問題，分別對工作層永久層進行減薄，結果表明永久層減薄增加散熱，其他影響較小，采用工作層和永久層同時減薄30mm時提高鋼包容量并且不會形成安全隱患，達到擴容效果。李公法等[17]通過對比具有納米保溫材料的新型鋼包和傳統(tǒng)鋼包在在烤包和盛鋼兩種工況下的溫度分布，具有納米保溫材料的新型鋼包溫度分布明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼包，并且新型鋼包納米材料導熱系數(shù)下降80%時，鋼包熱量損失更小。袁飛等[18,19]研究了鐵水包加蓋對轉運過程的保溫影響，結果表明加蓋不僅僅對鐵水轉運過程中具有保溫作用，還對空包回程過程中鐵水包具有保溫效果，進而對下一包的鐵水具有保溫效果。上述眾多學者在材質、厚度、應力、添加包蓋、烘烤等方面進行了研究和改進，但忽略了探究包壁結構對熔渣的溫降影響及耐火材料成本問題，不同結構包壁的物性參數(shù)、成本不相同，其保溫效果、制造成本也不同。
本文以傳熱模型為基礎對渣-包界面的傳熱過程進行數(shù)值模擬，通過改變渣包壁保溫結構和烘烤溫度兩種工藝參數(shù)，探究渣包壁保溫結構和烘烤溫度對轉運過程中的傳熱行為、溫降規(guī)律的影響并對保溫包壁結構進行保溫性價比分析。為減少鋼渣溫降、提升轉爐-鋼渣處理界面能量利用率、促進鋼渣在線重構技術生產(chǎn)實踐的發(fā)展以及渣包的合理選擇提供借鑒意義。
1 渣包保溫過程數(shù)值模擬
以熔融鋼渣爐外雙利用（元素資源、余熱資源利用）提出熔融鋼渣處理新工藝（圖1b）為背景，其工藝流程為轉爐產(chǎn)生鋼渣使用保溫結構渣包轉運并進行在線調質，在電爐加熱改質后的熔融鋼渣進行；幚恚鄬鹘y(tǒng)工藝（圖1a），新工藝提高了鋼渣的膠凝活性和安定性，從根本上解決了尾渣性能問題，從而實現(xiàn)了尾渣的高效利用，也能夠更加充分利用余熱資源和回收元素資源。本文重點研究熔融鋼渣轉運過程減少熔渣溫降，實現(xiàn)鋼渣余熱回收利用，進而節(jié)約鋼渣電爐加熱成本電。渣包作為核心設備，傳統(tǒng)渣包采用單層鑄鋼材料，熔渣熱量散失大保溫效果差，電爐改質升溫成本增加，因此設計新型三層耐火材料砌筑方式（工作層、永久層、絕熱層）的保溫型渣包，并通過改變包襯耐火材料的組合搭配及耐火材料總厚度相同下改變各層的厚度，提升熔渣保溫效果，減少熔渣熱量流失，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。熔渣表面直接與包壁和空氣接觸，不能用來反映熔渣的溫降及凝固情況，因此在熔渣區(qū)域分別設置4個監(jiān)測點（圖2a，A、B、C、D），采用熔融鋼渣監(jiān)測點溫降趨勢評價設計保溫渣包的保溫效果。
(a)傳統(tǒng)工藝；（b）新工藝。
1.1 物理模型
本文對不同渣包包襯的材質、厚度以及不同烘烤溫度進行數(shù)值模擬，設計渣包的結構由工作層、永久層、絕熱層和鋼殼四層組成，其中渣包包底工作層厚度比包側壁工作層厚20mm，其它結構厚度和渣包側壁相同，包蓋采用高鋁澆注料和鋼殼兩層結構，其中高鋁澆注料厚度為50mm、鋼殼厚度為20mm。工作層、永久層、絕熱層和鋼殼的材料和側壁厚度見表1，根據(jù)表1對不同渣包組合側壁的數(shù)據(jù)進行建模及結構化網(wǎng)格劃分。熔渣和渣包結構及網(wǎng)格圖如圖2所示。
表 1 渣包結構（材質、厚度）數(shù)據(jù)表
(a)結構圖；（b）網(wǎng)格圖。
1.2 數(shù)學模型
1.2.1 控制方程
圓柱坐標系下導熱溫度場的數(shù)學表達式根據(jù)能量守恒和傅里葉定律來建立，根據(jù)渣包模型具有對稱性的特點，采用二維軸對稱模型，在保溫層間傳熱只考慮導熱，渣包無內熱源，因此渣包的圓柱坐標系下導熱微分方程為：
式中：ρxρx為渣包內襯和熔渣密度，kg/m3；CxCx為渣包內襯和熔渣的比熱容，J?(kg?°C)?1J?(kg?°C)?1；t為鋼渣溫度，℃；τ為時間，s；r為半徑，m；z為厚度，m；λλ為物體導熱率，W?(m?k)?1W?(m?k)?1；??為圓柱坐標變量。
1.2.2 邊界條件
渣包的保溫邊界條件有以下幾種：熔融鋼渣內部和渣包內襯不同材質之間的熱傳導；熔融鋼渣表面的對流換熱和輻射換熱，以及渣包外壁的對流換熱和輻射換熱。
(1) 熔融鋼渣表面和空氣的對流換熱和輻射換，具體表達如（2）所示：
式中：Q1Q1為熔渣表面散熱量，J；h1h1為熔渣表面和空氣對流換熱系數(shù)，W?(m2?K)?1W?(m2?K)?1；ε1ε1為熔渣的發(fā)射系數(shù)；T1T1為熔渣溫度，℃；T2T2為渣包內空氣溫度，℃；σσ為斯忒藩-波耳茲曼常數(shù)，σ=5.67×10?8W?m?2?K?4σ=5.67×10-8W?m?2?K?4。
（2）渣包外壁的對流換熱和輻射換熱邊界條件，具體表達如（3）所示：
式中：Q2Q2為渣包鋼殼表面散熱量，J；h2h2為渣包鋼殼表面和空氣對流換熱系數(shù)，W?(m2?K)?1W?(m2?K)?1；ε2ε2為鋼殼的發(fā)射系數(shù)；T3T3為渣包鋼殼表面溫度，℃；T4T4為空氣溫度，℃。
1.2.3 物性參數(shù)
鋼渣的物性參數(shù)：密度3220kg?m?3kg?m?3；比熱容1250J?(kg?°C)?1J?(kg?°C)?1；導熱系數(shù)4W?(m?k)?1W?(m?k)?1；表面發(fā)射率0.6；相變潛熱210kJ/kg；動力粘度0.45Pa?sPa?s。熔融鋼渣初始溫度為1650℃，熔渣的凝固點為1350℃，渣包保溫層耐火材料物性參數(shù)參考文獻[20,21]。
1.2.4 基本假設
(1)忽略渣包耳軸、吊耳等渣包外側結構，采用二位軸對稱模型計算；
(2)鋼渣與渣包各個保溫層導熱系數(shù)不變，且渣包內襯保溫材料物性為各項同性；
(3)忽略渣包各層之間的接觸熱阻，且忽略渣包內部空氣的輻射吸熱；
(4)壁面無滑移，高溫熔渣不與渣包內壁材料發(fā)生化學反應，即熔渣不侵蝕渣包內壁。
2 結果分析與討論
2.1 渣包結構對熔渣溫降的影響
實際生產(chǎn)過程中渣包選用ZG230-450鑄鋼材質且通常不設置包蓋和保溫結構，致使熔渣溫降非常迅速，并且熔渣轉運過程中存在局部凝固現(xiàn)象。針對傳統(tǒng)渣包轉運過程進行數(shù)值模擬，圖3所示為傳統(tǒng)渣包轉運后溫度云圖和凝固云圖，可見傳統(tǒng)渣包溫降較大凝固量較多，高溫區(qū)域主要集中在熔渣中心部分，溫度由內到外依次降低；渣包外表面最高溫度接近600℃，溫度較高易引起渣包材料熱疲勞，減少渣包使用壽命；凝固區(qū)域主要集中在熔渣上表面-空氣、熔渣側面和底面-包壁接觸部分。
(a)溫度云圖；（b）凝固云圖。
圖4所示為傳統(tǒng)渣包熔池各監(jiān)測點溫降曲線，由圖可知，在熔池頂點、側壁和底部0~5min溫降趨勢明顯，溫降均達到了200K，此后5~25min溫度下降速度較為緩慢，但溫降達到了145K左右，并且轉運結束后熔渣溫度均低于1650K，其中側壁熔渣監(jiān)測點（B）溫度最低。傳統(tǒng)渣包熔渣的大量顯熱散失到空氣中一部分是由于未設置包蓋熔渣和空氣接觸直接散失到空氣中，另一部分是由于鑄鋼材料熱導性好，熔渣熱量被鑄鋼吸收并間接散失到空氣中。傳統(tǒng)渣包熔渣轉運后溫度較低，凝固量較大，浪費大量的熔渣顯熱，不利于熔渣的傾倒及在線重構的順行。
圖 4 傳統(tǒng)渣包的各監(jiān)測點溫降曲線
基于傳統(tǒng)渣包存在的問題，因此需要對渣包進行改造以減少熔渣熱量散失，通過添加保溫層，對保溫層的材質和厚度優(yōu)化，進行數(shù)值模擬并根據(jù)結果，選擇最優(yōu)的厚度和最佳材質。
如圖5所示，工作層為鎂碳磚組合下不同厚度保溫層的熔渣各點溫降曲線，圖5(a)所示為鋼渣進入方案1渣包轉運過程中的溫降曲線，可見熔渣頂部、側壁、底部在0~10min溫降迅速，溫降速率分別為19.49、20.32、20.86K/min，此后10~20min溫度下降減緩，溫降速率分別為7.40、9.21、6.35K/min。熔渣中心處0~5min溫度迅速下降了45.67K，此后25min熔渣溫度由1877.33K緩慢降低到1870.29K。圖5(b)所示為鋼渣進入方案2渣包轉運過程中的溫降曲線，與圖5(a)相比整體溫降趨勢相同，熔渣頂部（A）、側壁(B)、底部(C)0~10min溫降速率基本相同，溫降速率分別為19.59、20.45、20.97K/min。熔渣中心處0~5min溫度下降49.04K此后25min熔渣溫度由1873.96K緩慢降低到1866.87K。通過對比方案1和2熔渣各點的溫降，可見兩組方案溫降趨勢基本一致，監(jiān)測點A的溫降曲線始終在點B點C上方，其原因是由于渣包壁處于常溫狀態(tài)，高溫鋼渣和包壁溫差大，包壁大量吸收熔渣熱量，此外由于渣包具有包蓋，渣包內空氣吸收熱量散失較少，空氣溫度上升，減少空氣和熔渣的對流換熱。方案2熔渣各監(jiān)測點轉運最終溫度較方案1相差0.68、-1.5、0.73、3.42K。可知方案2熔渣最終溫度比方案1低。通過數(shù)值模擬證實方案2渣包結構對熔渣保溫效果較好。
(a)方案1；（b）方案2。
如圖6所示工作層為鎂鋁尖晶石澆注料組合下不同厚度保溫層的各點溫降曲線，和工作層為鎂碳磚組合溫度變化基本下同。圖6(a)所示為鋼渣進入方案3渣包轉運過程中的溫降曲線，由圖可見熔渣頂部、側壁、底部在0~10min溫降迅速，溫降速率分別為17.92、19.74、18.72K/min，此后10~20min溫度下降減慢，溫降速率分別為8.47、6.44、7.80K/min。熔渣中心處0~5min溫度迅速下降了36.34K，此后25min熔渣溫度由1886.65K緩慢降低到1880.26K。圖6(b)所示為鋼渣進入方案4渣包轉運過程中的溫降曲線，與圖6(a)相比整體溫降趨勢相同，熔渣頂部（A）、側壁(B)、底部(C)0~10min溫降速率基本相同，溫降速率分別為18.00、19.79、18.74K/min。熔渣中心處0~5min溫度下降39.19K此后25min熔渣溫度由1883.815K緩慢降低到1887.37K。方案4熔渣各個監(jiān)測點轉運最終溫度和方案3比分別低0.59、0.57、0.54、2.89K？梢姺桨4熔渣最終溫度比方案3低。可以認為方案3渣包結構對熔渣保溫效果較好。
(a)頂點；（b）側壁；（c）底部；（d）中心。
不同保溫材料的各點溫降曲線，如圖7所示，其中1、2號為鎂碳磚工作層組合，3、4號為鎂鋁尖晶石澆注料工作層組合，各保溫層厚度見表1。在各保溫層厚度相同所引起的熔渣溫降曲線差異，可見不同材質保溫層各檢測點溫度變化趨勢基本相同，熔渣頂部（A）、側壁(B)、底部(C)在0~10min溫降迅速，中心處0~5min溫降較迅速，由圖7(a)、(b)、(c)可見采用鎂鋁尖晶石澆注料組合所得溫降曲線優(yōu)于采用鎂碳磚組合，圖7(d)可見采用鎂鋁尖晶石澆注料組合所得溫降曲線明顯高于采用鎂碳磚組合，溫降速率更低。熔渣轉運最終溫度采用鎂鋁尖晶石澆注料組合效果更為顯著，在B、D監(jiān)測點最終溫度分別高30K、10K。說明鎂鋁尖晶石澆注料組合可以有效減少熔融鋼渣的溫度下降、熱量散失，有利于獲得較高熔融鋼渣顯熱。
圖 7 兩組厚度相同保溫層不同保溫材料的各點溫降曲線
(a)頂點；（b）側壁；（c）底部；（d）中心。
2.2 烘烤渣包制度對熔渣溫降的影響
基于數(shù)值模擬結果，渣包保溫體系中對熔渣具有保溫效果，且熔渣的溫降和凝固情得到有效緩解，熔渣在0~10min溫降迅速，后20min溫降趨勢有所改善，但常溫下的渣包屬于冷包，熔渣和包壁初始接觸過程中，溫差較大，熱量交換劇烈，造成熔渣的熱量散失，熔渣的部分顯熱被渣包各保溫層吸收，因此常溫下的渣包保溫結構的保溫效果未達到最佳保溫狀態(tài)。針對該工藝現(xiàn)有不足，提出保溫結構渣包的烘烤預熱措施，以達到最好的熔渣保溫效果。保溫結構包壁對熔渣保溫效果中采用鎂鋁尖晶石澆注料的工作層組合保溫效果比工作層采用鎂碳磚組合更明顯，因此對采用鎂鋁尖晶石澆注料工作層組合的4號（見表X）渣包設計方案進行變溫烘烤模擬，烘烤渣包內壁溫度分別為600℃、800℃、1000℃。為了得到渣包內壁指定烘烤溫度，簡化假設，采用穩(wěn)態(tài)計算，對渣包內壁設為所需要的烘烤溫度，待計算達到平衡時，繼續(xù)采用瞬態(tài)（英文）計算烘烤渣包預熱后熔渣轉運過程的溫降，渣包在各烘烤溫度下轉運后的溫度云圖如8圖所示。
(a)不烘烤；（b）600℃；（c）800℃；（d）1000℃。
圖8（a）可見，在不烘烤情況下熔渣熱量主要被工作層吸收，導致熔渣溫降迅速，并且熔渣頂部、側面和底部溫降迅速，降至1500K以下，中心處雖然在1800K以上，但是溫降達到了150K。烘烤渣包后對各保溫層進行蓄熱，烘烤渣包工藝減少熔渣和渣包內壁的溫差，進而減少熔渣因接觸面溫差大而造成的熔渣熱量流失，減少熔渣溫降，隨著烘烤溫度的增加熔渣內部的紅色高溫區(qū)占比逐漸增加，頂部、側壁、底部黃色和綠色低溫區(qū)域逐漸縮小，烘烤溫度到1000℃圖8(d)時僅在渣包頂部和底部邊角有少量的黃色（低溫）區(qū)域。烘烤渣包對改善熔渣保溫效果明顯，隨著烘烤渣包溫度的提高對熔渣保溫效果更顯著。
由圖9可見，在不烘烤情況下熔渣0~15min熔渣在頂點、側壁和底部溫降迅速，溫降速率分別為13.91、14.08、14.34K/min，后15min溫降有所降低，在熔渣中心處0-5min溫降迅速溫降速率為7.84K/min，后25min基本平穩(wěn)。隨著烘烤溫度的提升，熔渣在頂點(a)、側壁(b)和底部(c)溫降明顯改善，烘烤溫度越高溫降越平緩。在熔渣中心處由于烘烤對渣包具有一定蓄熱量，熔渣中心的溫度基本不變，尤其是對頂部、側壁和底部0~15min溫降以及中心處0~5min溫降，烘烤溫度為1000℃時頂部、側壁和底部前15min溫降速率為4.28、4.29、4.21K/min，烘烤渣包預熱明顯改善熔渣在各個點的溫降，并且隨著烘烤渣包溫度的增加各點的最終溫度同步提升。
(a)頂點；（b）側壁；（c）底部；（d）中心。
不同溫度下渣包的凝固云圖見圖10，可見(a)不烘烤時熔渣凝固量較多。隨烘烤溫度的增加，凝固量逐漸減少。烘烤溫度在1000℃時，側壁和底部無凝固，僅在流動死區(qū)有少量凝固。
(a)不烘烤；（b）600℃；（c）800℃；（d）1000℃。
3 耐材成本計算
渣包的耐材成本是工藝運行成本的重要部分，在滿足熔渣高顯熱、少凝固，同時確保安全使用的前提下，降低耐材的使用成本，可為冶金鋼鐵行業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。由于渣包砌筑工藝復雜，為便于計算，對比每平方米渣包側壁所有設計方案的耐材制造成本，計算方法見式4，結果見表2。
式中：KK為耐材成本,(元)；LiLi為耐火材料厚度,(m)；ρiρi耐火材料密度,( kg/m3)；PiPi耐火材料單價。
表 2 每平米渣包耐材成本
表2可見，不同渣包設計方案的耐材成本，其中保溫結構渣包工作層采用鎂鋁尖晶石澆注料組合的成本略高于工作層采用鎂碳磚組合的成本，每平米價格高1000~2000元。以渣包側壁監(jiān)測點B點溫降數(shù)據(jù)為標準，對比各方案的保溫性價比見表3，其中單位成本保溫計算方式見式5。
式中：R為單位成本保溫，℃/元；ΔtΔt監(jiān)測點B熔渣30min溫降，℃。
表 3 各個方案保溫性價比
由表3可見，傳統(tǒng)渣包溫降為337.21℃，熱能損失為20.44%。傳統(tǒng)渣包熱量損失較大，鋼渣溫降較大，不利于鋼渣在線調質工藝順利進行，此外由于材質特性，傳統(tǒng)渣包不能直接用作加熱反應容器。保溫結構渣包相對傳統(tǒng)渣包優(yōu)勢在于溫降小，有效減少熔渣熱量流失，回收更多的熱能資源，進而節(jié)約了加熱的能源消耗和成本。傳統(tǒng)渣包轉運熔渣升至保溫結構下熔渣的實際溫度需要吸收7×108J能量（鋼渣按1m3計算，計算方式見式6），以電加熱為例電能核算需要195kW·h的電能（計算方式見式7）。
式中：QQ為加熱吸收熱量，J；CC為鋼渣比熱容，1250J?(kg?°C)?1J?(kg?°C)?1；ρgρg為鋼渣密度，kg?m?3kg?m?3；V為單位體積，m3；ΔTΔT為傳統(tǒng)渣包熔渣升至保溫結構下熔渣的溫度，℃；ΔHΔH為鋼渣相變潛熱，J/kg；xx為鋼渣凝固占比。
式中：WW為加熱吸收熱量，kW·h。
保溫結構渣包中采用鎂碳磚組合的（方案1、2）溫降在293~295℃，熱能損失約為18%，采用鎂鋁尖晶石澆注料組合（方案3、4）的溫降在261~262℃，熱能損失約為15%？梢钥闯霾捎面V鋁尖晶石澆注料組合下熔渣溫降更低，熱能損失更小。但對比單位成本保溫采用鎂碳磚組合更高，其中方案2單位成本保溫為0.071℃/元，相對方案3單位成本保溫0.043℃/元提高了近一倍。
綜上所述方案2（鎂碳磚150mm、高鋁澆注料110mm、硬質納米絕熱板20mm）有以下優(yōu)點：①制造渣包所需要成本更低，為4158元；②單位成本保溫更高，為0.071℃/元。因此方案2為不同保溫結構的性價比最高的渣包砌筑方案。選擇鎂碳磚組合可以降低渣包的制造和運行維護成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
4 結論
本文以鋼渣處理新工藝為背景，針對熔融鋼渣轉運過程溫降問題設計了帶保溫結構渣包，并對熔融鋼渣轉運過程進行數(shù)值模擬，分析了不同渣包結構、烘烤溫度對熔渣轉運過程的溫度變化規(guī)律，討論了耐材成本的影響，得出以下結論：
(1)傳統(tǒng)渣包溫降較大，采用保溫結構可以減少熔渣的溫降，相同保溫材質不同保溫層厚度，熔渣溫降效果基本一致，熔渣轉運最終溫度相差不大。
(2)對比工作層采用鎂鋁尖晶石澆注料的組合和采用鎂碳磚的組合溫降曲線，在各個監(jiān)測點鎂鋁尖晶石澆注料組合溫度均高于采用鎂碳磚的組合的溫度，工作層采用鎂鋁尖晶石澆注料的組合比采用鎂碳磚的組合保溫效果更好。
(3)采用烘烤渣包的方法，前15min熔渣邊緣平均溫降速率由14.11℃/min降低到4.26℃/min，可以減少熔渣溫降和凝固，其中，渣包內壁烘烤為1000℃較好，熔渣全部為熔融狀態(tài)沒有凝固，可以獲得較大的熔渣顯熱。
(4)使用鎂碳磚組合比鎂鋁尖晶石澆注料組合雖然溫降略大，但在耐火材料制造成本和單位成本保溫方面優(yōu)異性明顯因此使用渣包設計方案中的方案2（鎂碳磚150mm、高鋁澆注料110mm、硬質納米絕熱板20mm）可以降低生產(chǎn)與使用成本，減少熔融鋼渣的熱量散失，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
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