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高爐濕法噴注技術(shù)，高效節(jié)能，近年來(lái)快速發(fā)展，逐漸取代傳統(tǒng)半干法噴涂；尤其在巨型高爐中的應(yīng)用，卓顯成效。爐缸整體澆注技術(shù)，伴隨著高爐冶煉節(jié)奏的加快，以其對(duì)爐缸結(jié)構(gòu)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。高爐濕法噴注技術(shù)及爐缸整體澆注技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸顯現(xiàn)著不定形耐材技術(shù)的重要地位。

1.高爐濕法噴注技術(shù)

用噴射的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)模澆注。通過(guò)精準(zhǔn)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(qiáng)、高耐磨，結(jié)合其優(yōu)異的抗侵蝕性能，大大提高了高爐內(nèi)襯使用壽命。噴注過(guò)程控制水平，由之前的人工噴注，到簡(jiǎn)易的機(jī)械噴注，到可伸縮機(jī)械手，再到大型可伸縮自動(dòng)平衡機(jī)械手，不斷進(jìn)步；且仍有很大的發(fā)展前景，即采用自動(dòng)側(cè)距裝置，隨時(shí)調(diào)整噴注效果簡(jiǎn)言之即，噴注=噴射澆注=無(wú)模澆注→3D打印；實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料、快速高效施工。目前濕法噴注造襯，在高爐內(nèi)襯檢修中，占有比重超過(guò)80% ；巨型高爐檢修，也逐漸采用噴注造襯保護(hù)開(kāi)爐。

1.1 材料改進(jìn)

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

1.2 設(shè)備改進(jìn)

針對(duì)巨型高爐內(nèi)襯噴注，設(shè)計(jì)一種大型可伸縮“洗爐+噴注”一體化機(jī)械手噴槍?zhuān)鐖D1所示。該機(jī)械手噴槍可根據(jù)高爐內(nèi)型尺寸的變化，遙控伸長(zhǎng)或縮短槍身，保持槍頭與壁面距離在1m（或更?。┮?xún)?nèi)，減少?lài)娮⒚娣e，進(jìn)而準(zhǔn)確控制噴注范圍。

圖1 大型機(jī)械手噴注試驗(yàn)

圖2為國(guó)內(nèi)某5860m3高爐噴注情況，采用大型可伸縮機(jī)械手噴注，由于配重的靈活變動(dòng)，槍身穩(wěn)定不搖擺；反彈量極小，人員可以站在高爐底部遙控機(jī)械手；該設(shè)備噴注速度可達(dá)25t/h，高效且環(huán)保。然而，該大型機(jī)械手仍有其進(jìn)步空間，如可在槍頭處設(shè)置“探距儀”，對(duì)凹凸不平處，可隨時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，滿(mǎn)足不規(guī)則爐型的噴補(bǔ)要求。

圖2 國(guó)內(nèi)某5860m3高爐機(jī)械噴注情況

另外，人工抱槍噴注技術(shù)，亦在巨型高爐噴注中“一展身手”，圖3為國(guó)內(nèi)某5500m3高爐噴注現(xiàn)場(chǎng)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(huán)境中，可同時(shí)兩臺(tái)設(shè)備施工（如下左圖）。其優(yōu)點(diǎn)在于：可根據(jù)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(shí)現(xiàn)圓滑爐型。

圖3 國(guó)內(nèi)某5500m3高爐人工噴注現(xiàn)場(chǎng)

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(wú)縫，形成一個(gè)真正的“杯”結(jié)構(gòu)。使得鐵水“無(wú)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4所示。

近兩年，爐缸整體澆注技術(shù)發(fā)展迅速，高爐中修時(shí)，不放殘鐵，僅對(duì)鐵口區(qū)域特殊處理：將殘鐵燒掉，至爐底碳磚，其他區(qū)域無(wú)需清理，然后整體澆注，恢復(fù)生產(chǎn)。這種方法簡(jiǎn)單快捷，重點(diǎn)解決爐缸局部溫度高的問(wèn)題。多數(shù)高爐停爐檢修，選擇放殘鐵方式，對(duì)爐缸進(jìn)行系統(tǒng)修復(fù)，使用更長(zhǎng)周期。

圖4  陶瓷杯整體澆注技術(shù)

總體來(lái)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，綜合造價(jià)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(tǒng)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(wèn)題，使?fàn)t缸整體傳熱效率得以提高，1150℃凝鐵等溫線(xiàn)推移至澆注陶瓷杯的內(nèi)部，炭磚得到有效隔離和保護(hù)。通過(guò)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(lái)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；其具有與炭磚相近的導(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、炭磚與冷卻壁縫隙填充、陶瓷杯與炭磚縫隙填充。

（2）剛玉質(zhì)澆注料

剛玉質(zhì)澆注料RLG-SA：是專(zhuān)門(mén)針對(duì)高爐爐缸陶瓷杯環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；以?xún)?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。

2.3  施工特點(diǎn)

2.3.1 爐缸清理方式

爐缸整體澆注施工，前期清理很關(guān)鍵，需將殘磚、殘?zhí)急砻娣刍?、渣料、浮塵等全部清理干凈，清理過(guò)程，盡可能保護(hù)殘磚或殘?zhí)?。如圖5所示，高爐停爐過(guò)程中，往往伴隨著打水降溫過(guò)程，這對(duì)環(huán)碳和爐底碳磚破壞嚴(yán)重，磚襯表面會(huì)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(yán)重，可采用高導(dǎo)熱料修復(fù)；如僅有較薄一層損壞，則可直接澆注陶瓷杯，無(wú)需修復(fù)碳磚。

圖5  殘磚、環(huán)碳及爐底碳磚保護(hù)性清理

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(guò)程無(wú)需震動(dòng)或簡(jiǎn)單震動(dòng)。

圖6  陶瓷墊澆注過(guò)程及效果

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)口帶澆注過(guò)程與效果

待澆注完畢后，靜止數(shù)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(xiàn)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的烘烤，排除材料中的水分，即可滿(mǎn)足開(kāi)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(guò)程無(wú)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。

3 結(jié)束語(yǔ)

濕法噴注技術(shù)，已拓展到不同領(lǐng)域，設(shè)備的精密設(shè)計(jì)、材料的研發(fā)改良，使得其應(yīng)用前景廣闊。目前已成功實(shí)現(xiàn)高爐鐵溝、管道、煙道、石灰窯、耐磨倉(cāng)、循環(huán)流化床鍋爐、水泥窯旋風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)、鋼包、轉(zhuǎn)爐、加熱爐等濕法噴注造襯。而且，噴注依然具有很大發(fā)展空間，勢(shì)必成為未來(lái)不定耐材最重要的施工手段。

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有望完全取代傳統(tǒng)的碳磚砌筑+陶瓷杯爐缸結(jié)構(gòu)。