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高爐爐缸陶瓷杯整體澆注技術(shù)，以其對(duì)爐缸原理透徹的領(lǐng)悟，和行之有效的實(shí)踐，逐漸被廣大高爐煉鐵技術(shù)所接受。相較于傳統(tǒng)的砌磚陶瓷杯，澆注陶瓷杯，是真正意義上的“杯”結(jié)構(gòu)，起到良好的隔離和隔熱的作用，更有助于高爐長(zhǎng)壽。另外，爐缸整體澆注技術(shù)，簡(jiǎn)單快捷，大大縮短工期；更有效利用殘余碳磚，節(jié)省檢修費(fèi)用。結(jié)合不定形耐火材料的優(yōu)點(diǎn)，爐缸整體澆注技術(shù)，必將在未來高爐檢修中占據(jù)一席之地。
1 高爐爐缸技術(shù)
近年來，圍繞高爐爐缸長(zhǎng)壽化的技術(shù)一直在不斷探索與發(fā)展。綜合國(guó)內(nèi)外研究以及實(shí)踐，形成的主流意見認(rèn)為：爐缸長(zhǎng)壽的關(guān)鍵在于保持1150℃凝鐵等溫線處于碳磚熱面以外，讓碳磚內(nèi)側(cè)能夠形成穩(wěn)定的高黏度渣鐵保護(hù)層，以避免碳磚與液態(tài)鐵水的直接接觸。基于此，采用導(dǎo)熱性好的碳磚，并在碳磚內(nèi)側(cè)砌筑一層不與鐵水反應(yīng)、耐侵蝕的陶瓷杯材料，對(duì)碳磚加以保護(hù)的復(fù)合爐缸結(jié)構(gòu)被普遍采用。同時(shí)，陶瓷杯材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，還可以減少爐缸熱損。
傳統(tǒng)陶瓷杯，采用高鋁質(zhì)磚砌筑而成，新砌陶瓷杯與碳磚之間，采用碳素?fù)v打料進(jìn)行填充。如圖1所示，這種修復(fù)方式，具有以下難點(diǎn)：
（1）需根據(jù)高爐尺寸，提前定制陶瓷杯磚，周期較長(zhǎng)；
（2）對(duì)中修高爐，爐缸清理要求較為苛刻，破壞性清理殘余碳磚，造成浪費(fèi)；
（3）碳磚與陶瓷杯砌磚難度較大，工期較長(zhǎng)；
（4）搗打料密封效果難以保證，對(duì)爐缸工作造襯很大隱患。
圖1 傳統(tǒng)爐缸陶瓷杯修復(fù)
傳統(tǒng)砌筑陶瓷杯技術(shù)，在新高爐中應(yīng)用較為普遍；但對(duì)高爐檢修來說，在爭(zhēng)分奪秒的大環(huán)境下，砌筑技術(shù)略顯局限，新型的爐缸整體澆注技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
2 爐缸整體澆注
2.1 技術(shù)簡(jiǎn)介
爐缸整體澆注，是基于傳統(tǒng)砌磚修復(fù)的一種新技術(shù)。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(gè)真正的“杯”結(jié)構(gòu)。使得鐵水“無孔可入”，而且所使用材料，與鐵水不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，真正起到了隔離與隔熱的作用。其工藝簡(jiǎn)化為圖2所示。
圖2 陶瓷杯整體澆注技術(shù)
總體來看，爐缸整體澆注技術(shù)，具備以下特點(diǎn)：
（1）能最大程度的保留殘余合格碳磚，針對(duì)局部區(qū)域嚴(yán)重侵蝕碳磚可采用高導(dǎo)熱澆注料進(jìn)行針對(duì)性修復(fù)。因此與拆除碳磚重新砌筑相比，維修工期短，造價(jià)大低；
（2）澆注襯與砌筑相比具有：整體性好，能與碳磚界面緊密有效貼合。因此不存在傳統(tǒng)陶瓷杯與碳磚間的間隙搗打料，避免了因氣隙而造成“間隙熱阻”的問題，使?fàn)t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(nèi)部，碳磚得到有效隔離和保護(hù)。通過爐缸的澆注維修，不僅從根本上保障爐缸安全、長(zhǎng)壽運(yùn)行，而且減少了爐缸熱損；
（3）對(duì)于風(fēng)口區(qū)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(jìn)行澆注，整體澆注的風(fēng)口襯里能有效避免磚縫的影響，降低風(fēng)口竄煤氣的風(fēng)險(xiǎn)；
（4）爐缸陶瓷杯澆注料采用溶膠結(jié)合剛玉碳化硅質(zhì)泵送澆注料，其是針對(duì)傳統(tǒng)陶瓷杯磚（塑性剛玉磚、剛玉莫來石磚等）從材質(zhì)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，因此具有更高的抗鐵水熔蝕、抗渣蝕及抗堿侵蝕性能，同時(shí)其導(dǎo)熱系數(shù)適中，更有利于爐缸渣鐵粘滯層形成。
2.2 材料選擇
（1）高導(dǎo)熱澆注料
高導(dǎo)熱澆注料RLG-SC：該料主要原料為導(dǎo)熱性能好的碳質(zhì)材料，采用溶膠結(jié)合；其具有與碳磚相近的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)具有優(yōu)良的抗渣鐵潤(rùn)濕性能及良好的自流性能，能夠輕易實(shí)現(xiàn)狹小縫隙自流填充密實(shí)作業(yè)，可用于碳磚修復(fù)，爐底找平、碳磚與冷卻壁縫隙填充、陶瓷杯與碳磚縫隙填充。
（2）爐缸澆注料
爐缸澆注料RLG-SA：是專門針對(duì)高爐爐缸陶瓷杯環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)開發(fā)；以優(yōu)質(zhì)剛玉為主要原料，采用納米溶膠為結(jié)合劑；材料不僅具有優(yōu)良的耐高溫，抗渣鐵侵蝕，抗沖刷及快干防爆等應(yīng)用性能，而且具有優(yōu)異的自流泵送的施工性能。
（3）風(fēng)口帶澆注料
風(fēng)口帶澆注料RFK-SA：是專門針對(duì)高爐風(fēng)口帶環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)開發(fā)；以優(yōu)質(zhì)剛玉為主要原料，采用納米溶膠為結(jié)合劑；材料不僅具有優(yōu)良的耐高溫，抗沖刷，抗機(jī)械磨損等應(yīng)用性能，而且具有優(yōu)異的自流泵送的施工性能。
爐底、爐缸及風(fēng)口帶材料分布，如圖3所示，根據(jù)不同部位環(huán)境特點(diǎn)，使用不同性能材料。
圖3 整體澆注材料分布情況
2.3 施工特點(diǎn)
2.3.1 爐缸清理方式
爐缸整體澆注施工，對(duì)碳磚侵蝕較嚴(yán)重的高爐，在清理完殘?zhí)贾?，補(bǔ)砌碳磚，磚縫采用高導(dǎo)熱材料澆注密實(shí)，如圖4所示。
圖4 補(bǔ)砌碳磚及表面處理
對(duì)碳磚侵蝕不嚴(yán)重的高爐，可采用保護(hù)性清理的方式，如圖5，這樣可以充分利用殘?zhí)?，?jié)約成本。而且可以適當(dāng)減少高導(dǎo)熱材料的使用，減弱了三種材料的匹配，更有利于材料之間熱量傳導(dǎo)。
圖5 爐缸保護(hù)性清理現(xiàn)場(chǎng)
以上兩種清理方式的共同點(diǎn)，都要求爐底清理至殘?zhí)急砻?，露出硬面；澆注修?fù)時(shí)，一般先采用高導(dǎo)熱料找平清理面，然后澆注兩層陶瓷墊，進(jìn)而往上澆注陶瓷杯壁、鐵口區(qū)域和風(fēng)口帶。
2.3.2 陶瓷杯及風(fēng)口澆注
爐底采用高導(dǎo)熱料找平后，分兩步澆注陶瓷墊，陶瓷墊厚度根據(jù)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(dòng)或簡(jiǎn)單震動(dòng)。
圖6 陶瓷墊澆注過程
兩層陶瓷杯澆注完成后，支模澆注側(cè)壁及鐵口區(qū)域，如圖7，鐵口區(qū)域加厚，恢復(fù)鐵口深度至原設(shè)計(jì)深度。
圖7 鐵口區(qū)域處理方式
考慮到象腳區(qū)保護(hù)，會(huì)根據(jù)各高爐象腳區(qū)侵蝕情況，采用不同的處理方式。爐缸澆注料體密較大，液態(tài)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(fēng)口帶。
圖8 陶瓷杯壁與風(fēng)口帶澆注
待澆注完畢后，靜止10 小時(shí)后脫模，進(jìn)而完成整個(gè)爐缸澆注。然后按照制定的烘烤曲線，進(jìn)行簡(jiǎn)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(shù)，根據(jù)高爐爐缸侵蝕特點(diǎn)，策劃?rùn)z修方案，擬定施工工期，然后嚴(yán)格按照各施工節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。全過程無限速環(huán)節(jié)，因此簡(jiǎn)單快捷，而且可以靈活協(xié)調(diào)，交叉作業(yè)，便于鐵廠統(tǒng)籌安排。
2.4業(yè)績(jī)
聯(lián)合榮大公司已完成近百座高爐爐缸整體澆注修復(fù)，截止目前，已澆注高爐最長(zhǎng)運(yùn)行達(dá)四年；近期將對(duì)國(guó)內(nèi)某新建5500m3高爐采用陶瓷杯整體澆注，這也是世界上使用整體澆注陶瓷杯的最大高爐。
3 結(jié)語
實(shí)踐證明，爐缸整體澆注技術(shù)是行之有效的一種爐缸耐火材料修復(fù)技術(shù)，隨著技術(shù)研究工作的進(jìn)一步深入與材料技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合材料整體澆注爐缸可望完全取代傳統(tǒng)的碳磚砌筑+陶瓷杯爐缸結(jié)構(gòu)。
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