高爐內襯濕法噴注及爐缸整體澆注技術突破進展

      高爐內襯濕法噴注及爐缸整體澆注技術新進展

      高爐濕法噴注技術,高效節能,近年來快速發展,逐漸取代傳統半干法噴涂;尤其在巨型高爐中的應用,卓顯成效。爐缸整體澆注技術,伴隨著高爐冶煉節奏的加快,以其對爐缸結構原理透徹的領悟,和行之有效的實踐,逐漸被廣大高爐煉鐵技術所接受。高爐濕法噴注技術及爐缸整體澆注技術的快速發展,逐漸顯現著不定形耐材技術的重要地位。

      1.高爐濕法噴注技術

      用噴射的方式實現無模澆注。通過精準的施工控制,將攪拌均勻的澆注料噴注到壁面上。噴注體接近于澆注水平,致密、高強、高耐磨,結合其優異的抗侵蝕性能,大大提高了高爐內襯使用壽命。噴注過程控制水平,由之前的人工噴注,到簡易的機械噴注,到可伸縮機械手,再到大型可伸縮自動平衡機械手,不斷進步;且仍有很大的發展前景,即采用自動側距裝置,隨時調整噴注效果簡言之即,噴注=噴射澆注=無模澆注→3D打;實現復雜結構、復合材料、快速高效施工。目前濕法噴注造襯,在高爐內襯檢修中,占有比重超過80% ;巨型高爐檢修,也逐漸采用噴注造襯保護開爐。

      1.1 材料改進

      選擇納米硅溶膠結合噴注料取代原有的低水泥材料,以溶膠作為結合劑,不存在結合劑界面遷移,在受熱時水分可有序排除,從而具有極佳的快烘防爆性能。溶膠結合料雖然低溫強度(600℃以下)相對較低,但隨溫度升高納米SiO2與Al2O3反應可形成莫來石結合相,強度迅速提高;特別是在高溫下,由于其不含水泥,高溫熱態性能優異。該材料較適合爐身中部以下內襯噴注。

      1.2 設備改進

      針對巨型高爐內襯噴注,設計一種大型可伸縮“洗爐+噴注”一體化機械手噴槍,如圖1所示。該機械手噴槍可根據高爐內型尺寸的變化,遙控伸長或縮短槍身,保持槍頭與壁面距離在1m(或更。┮詢,減少噴注面積,進而準確控制噴注范圍。

      圖2為國內某5860m3高爐噴注情況,采用大型可伸縮機械手噴注,由于配重的靈活變動,槍身穩定不搖擺;反彈量極小,人員可以站在高爐底部遙控機械手;該設備噴注速度可達25t/h,高效且環保。然而,該大型機械手仍有其進步空間,如可在槍頭處設置“探距儀”,對凹凸不平處,可隨時調整轉速,滿足不規則爐型的噴補要求。

      另外,人工抱槍噴注技術,亦在巨型高爐噴注中“一展身手”,圖3為國內某5500m3高爐噴注現場情況。人工抱槍噴注,速度略慢,平均速度為12t/h,然在巨型高爐寬闊的施工環境中,可同時兩臺設備施工(如下左圖)。其優點在于:可根據爐型變化,靈活掌握給料量、槍與壁面距離、局部特殊處理等,實現圓滑爐型。

      2 爐缸整體澆注

      2.1 技術簡介

      爐缸整體澆注,是基于傳統砌磚修復的一種新技術。它采用不定形自流料,以支模澆注的方式,還原陶瓷杯。脫模后整體無縫,形成一個真正的“杯”結構。使得鐵水“無孔可入”,而且所使用材料,與鐵水不產生化學反應,真正起到了隔離與隔熱的作用。,其工藝簡化為圖4所示。

      近兩年,爐缸整體澆注技術發展迅速,高爐中修時,不放殘鐵,僅對鐵口區域特殊處理:將殘鐵燒掉,至爐底碳磚,其他區域無需清理,然后整體澆注,恢復生產。這種方法簡單快捷,重點解決爐缸局部溫度高的問題。多數高爐停爐檢修,選擇放殘鐵方式,對爐缸進行系統修復,使用更長周期。

      總體來看,爐缸整體澆注技術,具備以下特點:

     。1)能最大程度的保留殘余合格碳磚,針對局部區域嚴重侵蝕碳磚可采用高導熱澆注料進行針對性修復,因此與拆除碳磚重新砌筑相比,維修工期短,綜合造價低;

     。2)澆注襯與砌筑相比具有:整體性好,能與炭磚界面緊密有效貼合。因此不存在傳統陶瓷杯與炭磚間的間隙搗打料,避免了因氣隙而造成“間隙熱阻”的問題,使爐缸整體傳熱效率得以提高,1150℃凝鐵等溫線推移至澆注陶瓷杯的內部,炭磚得到有效隔離和保護。通過爐缸的澆注維修,不僅從根本上保障爐缸安全、長壽運行,而且減少了爐缸熱損;

     。3)對于風口區域,同樣能最大限度利用殘余磚襯,減少耐材消耗;清凈渣鐵后即可進行澆注,整體澆注的風口襯里能有效避免磚縫的影響,降低風口竄煤氣的風險;

     。4)爐缸陶瓷杯澆注料采用溶膠結合剛玉碳化硅質泵送澆注料,其是針對傳統陶瓷杯磚(塑性剛玉磚、剛玉莫來石磚等)從材質上進行了優化改進,因此具有更高的抗鐵水熔蝕、抗渣蝕及抗堿侵蝕性能,同時其導熱系數適中,更有利于爐缸渣鐵粘滯層形成。

      2.2 材料選擇

     。1)高導熱澆注料

      高導熱澆注料RLG-SC:該料主要原料為導熱性能好的碳質材料,采用溶膠結合;其具有與炭磚相近的導熱系數,同時具有優良的抗渣鐵潤濕性能及良好的自流性能,能夠輕易實現狹小縫隙自流填充密實作業,可用于碳磚修復,爐底找平、炭磚與冷卻壁縫隙填充、陶瓷杯與炭磚縫隙填充。

     。2)剛玉質澆注料

      剛玉質澆注料RLG-SA:是專門針對高爐爐缸陶瓷杯環境特點設計開發;以優質剛玉為主要原料,采用納米溶膠為結合劑;材料不僅具有優良的耐高溫,抗渣鐵侵蝕,抗沖刷及快干防爆等應用性能,而且具有優異的自流泵送的施工性能。

      2.3 施工特點

      2.3.1 爐缸清理方式

      爐缸整體澆注施工,前期清理很關鍵,需將殘磚、殘碳表面粉化料、渣料、浮塵等全部清理干凈,清理過程,盡可能保護殘磚或殘碳。如圖5所示,高爐停爐過程中,往往伴隨著打水降溫過程,這對環碳和爐底碳磚破壞嚴重,磚襯表面會存在一定厚度的粉化料,該部分碳磚依然失效,因此需清理掉,清理至磚襯露出硬面。如碳磚破損較嚴重,可采用高導熱料修復;如僅有較薄一層損壞,則可直接澆注陶瓷杯,無需修復碳磚。

      2.3.2 陶瓷杯及風口澆注

      爐底采用高導熱料找平后,分兩步澆注陶瓷墊,陶瓷墊厚度根據爐缸尺寸確定。如圖6,泵送料采用自流澆注料,全過程無需震動或簡單震動。

      兩層陶瓷杯澆注完成后,支模澆注側壁及鐵口區域,如圖7,鐵口區域加厚,恢復鐵口深度至原設計深度。

      考慮到象腳區保護,會根據各高爐象腳區侵蝕情況,采用不同的處理方式。爐缸澆注料體密較大,液態材料靜壓力較大,因此一般采用分段澆注的方式澆注陶瓷杯壁,如圖8所示,由爐底分段澆注至風口帶。

      待澆注完畢后,靜止數小時后脫模,進而完成整個爐缸澆注。然后按照制定的烘烤曲線,進行簡單的烘烤,排除材料中的水分,即可滿足開爐條件。

      爐缸整體澆注技術,根據高爐爐缸侵蝕特點,策劃檢修方案,擬定施工工期,然后嚴格按照各施工節點執行。全過程無限速環節,因此簡單快捷,而且可以靈活協調,交叉作業,便于鐵廠統籌安排。

      3 結束語

      濕法噴注技術,已拓展到不同領域,設備的精密設計、材料的研發改良,使得其應用前景廣闊。目前已成功實現高爐鐵溝、管道、煙道、石灰窯、耐磨倉、循環流化床鍋爐、水泥窯旋風預熱系統、鋼包、轉爐、加熱爐等濕法噴注造襯。而且,噴注依然具有很大發展空間,勢必成為未來不定耐材最重要的施工手段。

      實踐證明,爐缸整體澆注技術是行之有效的一種爐缸耐火材料修復技術,隨著技術研究工作的進一步深入與材料技術進步,復合材料整體澆注爐缸可有望完全取代傳統的碳磚砌筑+陶瓷杯爐缸結構。

     

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