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爐缸整體澆注技術新突破創新拓展行業新發展

發布時間：

2022-10-31

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　　采用第四代塞隆碳氮高強復合材料對高爐爐缸進行整體澆注，基本解決了傳統砌筑磚襯的復雜施工、竄氣等問題，普遍應用于高爐爐缸檢修、新建高爐爐缸設計，大大提高施工效率的同時，降低了修復成本。目前，國內某些高爐檢修，爐缸澆注已延伸至爐腹、爐腰等部位。

　　01 爐缸整體澆注技術的優勢

　　根據高爐各個部位不同的工況環境，各部分受侵蝕的不同原因，高爐內襯材料會有不同程度的溶蝕，一般采用熱態修復方式快速修復高爐內襯;而爐缸內襯，則采取短期停爐整體澆注的方式修復。爐缸整體澆注是不定形澆注料應用的典型，其應用環境，甚至比高爐爐身更為復雜，因此對材料和工藝來說，需考慮運行環境溫度、機械沖刷、化學侵蝕等因素，一方面靠掛渣保護工作襯，另一方面材料需具備更優良的性能。

　　爐缸檢修通常有兩種方案：組合磚砌筑和爐缸整體澆注。前者通常用于新建高爐爐缸設計，后者則常用于中修過程爐缸修復。近幾年，新建高爐也普遍采用整體澆注方式設計爐缸內襯，源于以下幾個方面：

　　(1)組合磚砌筑，預制周期長，且需要預砌，加工難度大;

　　(2)風口組合磚，磚型設計相對復雜，砌筑困難，容易出現砌筑偏差，造成后期開爐竄氣;

　　(3)組合磚材料，并不能形成有效的渣鐵粘滯層，上沿磚襯使用壽命較低。

　　華西爐缸整體澆注(專利號：ZL201610353176.4)，采用華西第四代塞隆碳氮高強復合材料，通過支模澆注方式修復爐缸內襯，整體施工周期≤7天，其優勢在于：

　　(1)消除了陶瓷杯兩大縫隙(陶瓷磚塊之間的縫隙、陶瓷杯與炭磚之間大縫隙)，防止水蒸氣、堿金屬等有害元素侵蝕炭磚，有效保護炭磚;

　　(2)可將高溫急劇溫降區留在澆注料內，將炭磚內部的溫度降低到800℃以下，降低炭磚內熱應力，減少炭磚環裂和脆化層的出現，保持炭磚的導熱性能。在高爐長壽的應用中只要高爐炭磚的導熱性能持續存在，沒有因為環裂和脆化失去導熱性，高爐的長壽就是有保障的;

　　(3)我們采用的爐缸澆注料具有很好的掛渣性，在熱面可形成凝滯層，能進一步地保護爐缸炭磚;爐缸澆注半導熱的澆注料與炭磚緊密粘結在一起，熱量可以通過高導熱的炭磚傳到冷卻壁，可將澆注層的溫度降至1150℃以下，從而形成鐵-碳凝固層，保護澆注料，進而澆注料保護炭磚的復合渣皮機制。

　　02 第四代塞隆碳氮高強復合澆注料

　　(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

　　華西科技第四代塞隆碳氮高強復合澆注料，解決了傳統結合劑結合澆注料的缺陷。具有優異的耐磨性能，良好的化學穩定性，抗折強度更高，導熱性能更好，同時具備優質的造渣能力。

　　03 爐缸整體澆注過程及效果

　　1、對爐缸側壁局部侵蝕的炭磚進行支模澆注修復;

　　2、爐底找平，搭設澆注用跳板，進行澆注爐底杯墊 ;

　　3、爐缸側壁搭建模板，泵送澆注;

　　4、鐵口區使用1500mm高的模板進行加厚澆注;

　　5、澆注結束養護8小時后進行脫模;

　　6、依據提供的烘爐方案進行烘爐。

　　04 爐缸澆注風口膨脹問題

　　風口帶整體澆注技術最初應用于高爐快速檢修，開爐以后出現竄氣或者無法“退中套”的問題，這是澆注過程未妥善處理材料膨脹的原因。這兩種情況，分別來源于：

　　(1)中套與澆注料之間不留膨脹縫，則會出現澆注體膨脹“頂風套”的問題，風套上翹，造成“退套”過程困難，再安裝后又會出現竄氣;

　　(2)中套與澆注料之間設置膨脹縫，若膨脹縫設置方式不合適，則會出現開爐以后風口帶竄氣問題，這種情況為最常見問題。

　　針對以上問題，常見的解決方案是：采用石棉繩纏繞風口中套、或者采用陶瓷纖維毯包裹風口中套等方式抵消澆注體膨脹，再采用中套頂端堵料+冷面壓漿的辦法，解決風口帶竄氣問題。而前文所說，材料自身具有金屬相吸收膨脹，因此風口帶澆注技術已較為成熟，目前已經徹底解決材料膨脹帶來的各種問題。

　　05 應用拓展

　　華西爐缸整體澆注技術的應用，近幾年普遍應用于各大中小高爐檢修。檢修周期較短，采用這種短平快的檢修方式，高效且長壽。以下列舉兩種拓展應用：

　　1、華西冷卻壁熱面澆注技術

　　華西創新型冷卻壁熱面澆注技術有兩種施工方式，一種在爐外支模澆注，另一種是在爐內搭架支模澆注，結合現場實際情況決定采用爐外澆注方式。

　　冷卻壁熱面澆注技術，發揮金屬材料和非金屬材料各自優勢，具有性能優異，易掛渣皮，現場安裝使用方便，對于冷卻壁的熱面能夠很好地形成渣皮，提高對冷卻壁的保護性能，基本解決冷卻系統容易漏水破損的問題，大幅提高冷卻壁的使用壽命，實現高爐的高效安全穩定運行。

　　2、華西一體化全爐澆注技術(專利號：ZL2020109906820)是新型長壽高爐爐缸整體澆注技術，根據高爐各個部位不同的侵蝕機理，使用了多種碳氮復合澆注材料。整體澆注成型，無縫對接，防止穿鐵耐腐蝕性好，爐缸澆注層與環形炭磚接觸，導熱性特高。是高爐長壽煉鐵技術發展水平的標志之一，是智能造襯、節能降耗造襯的快捷有效方法。