爐缸整體澆注技術(shù)新突破 創(chuàng )新拓展行業(yè)新發(fā)展
發(fā)布時(shí)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(jìn)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(wèn)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(shí)，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(shù)的優(yōu)勢
根據高爐各個(gè)部位不同的工況環(huán)境，各部分受侵蝕的不同原因，高爐內襯材料會(huì )有不同程度的溶蝕，一般采用熱態(tài)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(huán)境，甚至比高爐爐身更為復雜，因此對材料和工藝來(lái)說(shuō)，需考慮運行環(huán)境溫度、機械沖刷、化學(xué)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(yōu)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(guò)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(gè)方面：
(1)組合磚砌筑，預制周期長(cháng)，且需要預砌，加工難度大;
(2)風(fēng)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(kāi)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(zhuān)利號：ZL201610353176.4)，采用華西第四代塞隆碳氮高強復合材料，通過(guò)支模澆注方式修復爐缸內襯，整體施工周期≤7天，其優(yōu)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(huán)裂和脆化層的出現，保持炭磚的導熱性能。在高爐長(cháng)壽的應用中只要高爐炭磚的導熱性能持續存在，沒(méi)有因為環(huán)裂和脆化失去導熱性，高爐的長(cháng)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(jìn)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(guò)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(jìn)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(shí)現塑性成型，利用高爐內的氮化及還原氣氛實(shí)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(shí)實(shí)現：
◆優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能
◆使用過(guò)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(guò)非氧化物表面改性，采用溶膠凝膠成型工藝實(shí)現：
◆良好的流動(dòng)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(yōu)異的耐磨性能，良好的化學(xué)穩定性，抗折強度更高，導熱性能更好，同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)的造渣能力。
03 爐缸整體澆注過(guò)程及效果
1、對爐缸側壁局部侵蝕的炭磚進(jìn)行支模澆注修復;
2、爐底找平，搭設澆注用跳板，進(jìn)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(jìn)行加厚澆注;
5、澆注結束養護8小時(shí)后進(jìn)行脫模;
6、依據提供的烘爐方案進(jìn)行烘爐。
04 爐缸澆注風(fēng)口膨脹問(wèn)題
風(fēng)口帶整體澆注技術(shù)最初應用于高爐快速檢修，開(kāi)爐以后出現竄氣或者無(wú)法“退中套”的問(wèn)題，這是澆注過(guò)程未妥善處理材料膨脹的原因。這兩種情況，分別來(lái)源于：
(1)中套與澆注料之間不留膨脹縫，則會(huì )出現澆注體膨脹“頂風(fēng)套”的問(wèn)題，風(fēng)套上翹，造成“退套”過(guò)程困難，再安裝后又會(huì )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(huì )出現開(kāi)爐以后風(fēng)口帶竄氣問(wèn)題，這種情況為最常見(jiàn)問(wèn)題。
針對以上問(wèn)題，常見(jiàn)的解決方案是：采用石棉繩纏繞風(fēng)口中套、或者采用陶瓷纖維毯包裹風(fēng)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(fēng)口帶竄氣問(wèn)題。而前文所說(shuō)，材料自身具有金屬相吸收膨脹，因此風(fēng)口帶澆注技術(shù)已較為成熟，目前已經(jīng)徹底解決材料膨脹帶來(lái)的各種問(wèn)題。
05 應用拓展
華西爐缸整體澆注技術(shù)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(cháng)壽。以下列舉兩種拓展應用：
1、華西冷卻壁熱面澆注技術(shù)
華西創(chuàng )新型冷卻壁熱面澆注技術(shù)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(chǎng)實(shí)際情況決定采用爐外澆注方式。
冷卻壁熱面澆注技術(shù)，發(fā)揮金屬材料和非金屬材料各自?xún)?yōu)勢，具有性能優(yōu)異，易掛渣皮，現場(chǎng)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(wèn)題，大幅提高冷卻壁的使用壽命，實(shí)現高爐的高效安全穩定運行。
2、華西一體化全爐澆注技術(shù)(專(zhuān)利號：ZL2020109906820)是新型長(cháng)壽高爐爐缸整體澆注技術(shù)，根據高爐各個(gè)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(wú)縫對接，防止穿鐵耐腐蝕性好，爐缸澆注層與環(huán)形炭磚接觸，導熱性特高。是高爐長(cháng)壽煉鐵技術(shù)發(fā)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。
06 結論
華西科技爐缸整體澆注技術(shù)，已普遍應用于高爐檢修及新建高爐設計。本文簡(jiǎn)單介紹過(guò)程和利弊，簡(jiǎn)述為以下結論：
(1)爐缸整體澆注，基本解決了傳統砌筑磚襯的復雜施工、縫隙等問(wèn)題;
(2)華西第四代塞隆碳氮高強復合材料，經(jīng)過(guò)不斷研發(fā)改進(jìn)，更適合爐缸運行環(huán)境，更長(cháng)壽;
(3)新建高爐爐襯設計，經(jīng)過(guò)綜合對比，越來(lái)越多選用整體澆注方式造襯;
(4)高爐一體化全爐澆注的應用，更能有效提高高爐內襯運行壽命，有利于高爐高效、安全運行。
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