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一體化全爐澆注技術為何迅速成為高爐大中修的方案？

發布時間：

2022-11-30

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　　序言

　　一體化全爐澆注技術(專利號：ZL2020109906820)是河南華西科技集團自主研發的新型專利技術，其關鍵優勢在于針對高爐各個部位受侵蝕的原因，有針對性地研發出各部位結構耐材。建立三個新材料體系及新工藝理論，采用的材料要求塑性成形，反應增強，材料要求嚴苛。改變傳統施工工藝，一次澆注成型，整個高爐內襯自下而上形成一個完整的整體。該技術已成功應用于國內多項大型高爐項目。一體化全爐澆注技術為何迅速成為高爐大中修的選擇?原因可以從以下四點反映說明。

　　01 一體化全爐澆注技術的提出

　　隨著產能限制和環境保護政策影響，造成國內高爐停開爐頻繁，高爐的安全及爐襯壽命也承受著考驗。高爐作為一個密閉高溫高壓的“黑匣子”，內部發生著復雜多變的物理化學變化，高爐爐缸的侵蝕不可避免，進一步推動了高爐的大中修進程。

　　傳統的高爐大修是使用組合磚將爐缸重新砌筑，冷卻壁局部或整體進行更換，爐身局部采用耐材進行噴補。這樣的維修弊病也是明顯，大量消耗人力、物力，分段分部位維修造成爐身爐型和設計爐型差異大，“竄氣”的通病更是讓鋼鐵企業一直頭疼不已。而且在物料的準備及生產等環節也產生了一定的重復性，造成資源浪費及環境污染。

　　華西華西科技集團專注高爐耐材維修64年，服務高爐項目超3000座次，經過多年的研發創新和技術累積，結合華西材料的獨特性和優越性，自出研發提出國際的一體化全爐澆注技術。華西一體化全爐澆注技術的成功應用，使得高爐內襯可以接近于設計爐型，從根源上去除“竄氣”問題，從而提升高爐利用系數，降低焦比，已經廣泛地應用于國內外的大中小型高爐。

　　02 材料技術優勢

　　華西科技與北科大1998年開始研究高爐內襯耐火材料，建立三個新材料體系及新工藝理論：

　　金屬-非氧化物復合材料體系(金屬塑性相工藝理論);

　　氧化物-非氧化物復合材料體系(過渡塑性相工藝理論);

　　金屬-氧化物-非氧化物復合材料體系;

　　(1)利用金屬(Si/Al)的延展性實現塑性成型，利用高爐內的氮化及還原氣氛實現使用中原位合成高溫增強相(Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結構，同時實現：優異的抗化學侵蝕性能;使用過程中具有自修復功能;良好的抗熱震性能;

　　(2)以金屬-非氧化物復合材料體系為基底，通過非氧化物表面改性，采用溶膠凝膠成型工藝實現：良好的流動性;快速干燥性能;干燥后的整體穩定性。

　　華西科技通過近30年的持續研發和創新，研發出高耐磨耐沖刷復合材料、鐵口抗侵蝕復合材料、高韌性賽隆復合材料、賽隆碳氮高強復合材料。在國內外各大鋼鐵企業得到成功應用，填補了行業內的多項空白，為鋼鐵行業做出了貢獻!

　　03 一體化全爐澆注耐材結構配置

　　爐底部位采用HX-LD自流澆注料代替傳統的陶瓷杯墊，能夠將有效抵御鐵水侵蝕，能夠穩定的維持爐底的熱平衡。

　　爐缸部位采用HX-LG高韌性氮復合材料代替傳統的陶瓷杯磚，消除了傳統陶瓷杯與炭磚之間的填充層，減少了熱阻層，使澆注的爐缸整體傳熱效率得到保證。

　　鐵口區域采用HXRJ-TK耐磨抗沖刷澆注料替代鐵口高鋁磚，更大限度提高鐵口襯體材料的強度和致密度，抵抗鐵水環流的沖刷，增大抗渣鐵侵蝕能力。

　　風口區域屬于高溫區采用HXRJ-FK抗侵蝕澆注料代替傳統的風口組合磚，快速形成渣皮，延長風口區耐材使用壽命。

　　爐腹爐腰部位冷卻壁熱面澆注采用HXNM-TICTC高強復合材料代替傳統的Si4N3-SiC鑲磚，韌性大，強度高，耐渣鐵侵蝕、抗堿性侵蝕。

　　爐身中上部冷卻壁熱面澆注采用HXNM-GL塞隆復合材料代替傳統的浸磷酸黏土磚，具有耐磨、強度高，韌性好，耐機械磨損、抗熱震。

　　整個全爐澆注過程采用在爐內進行搭設腳架，支模，逐層泵送自流澆注，一次澆注成型，整個高爐內襯自下而上形成一個完整的整體，全爐澆注完成后依據烘爐曲線進行烘爐，以保證材料的強度等性能能夠完全實現。

　　04 一體化全爐澆注技術高爐應用案例

　　近年來，華西一體化全爐澆注技術越來越多地成功應用于大中型高爐的維修項目。截至目前，澆注修復已達13座，市場占比92.86%。以安鋼1#2280m³高爐全爐澆注項目為例展開敘述：

　　安鋼1#高爐由于環保管控原因頻繁停開爐，部分未更換的冷卻壁陸續出現漏水現象，嚴重制約了高爐安全生產，考慮生產穩定性，2020年2月份開始對該高爐進行中修(高爐的鐵口、風口區域澆注和高爐本體冷卻壁全澆注工程項目)。

　　由于做出搶修決定的時間倉促 ,受搶修工期及冷卻壁、鑲磚等備件耐材制造周期較長等因素的影響,通過和相關設計院、高校、兄弟鋼鐵企業等單位進行技術交流和探討,決定不再采用冷卻壁鑲磚的傳統工藝,直接采用一體化的全爐澆注技術進行施工。1#鐵口區炭磚侵蝕較嚴重，完整炭磚最薄處僅98mm。從損壞的形式來看，多是漏水以后產生的炭磚疏松層和插氧槍時氧氣燒出的孔洞。

　　風口區域的組合磚膨脹系數大，且兩條接觸縫的處理難度大，并且其耐熱震能力差，容易因應力裂紋而產生局部破損，另一方面，該高爐部分舊冷卻壁漏水，風口及冷卻壁的漏水部分流到冷面，遇溫度升高時會產生蒸氣，造成雙重危害。

　　生產過程中部分冷卻壁出現漏水現象，停爐后對漏水的冷卻壁進行更換，拆除更換5-7段銅冷卻壁94塊，拆除更換8-14段鑄鐵冷卻壁191塊。

　　1號高爐于2020年4月15日19：58點火開爐，爐況恢復過程比較順利，壓量關系平穩，下料順暢，22日高爐順利達產。24日高爐負荷加到4.51，5月5日高爐負荷加到4.7，高爐日產達到5000噸以上。

　　根據最新跟蹤的數據，該高爐產量較去年提高了15%-25%，焦炭負荷較去年提高了25%，高爐爐況4月開爐至今順行狀態始終較好，冷卻壁壁體溫度穩定均勻，爐內氣流順暢，爐型規則可控。

　　05 總結

　　華西一體化全爐澆注技術已迅速成為高爐大中修的選擇，標志著高爐內襯發展史進入到又一次技術革命。以施工工期優勢、整體承包優勢、服務品質優勢贏得了市場的認可及國內外客戶的一致好評。