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高爐爐缸陶瓷杯整體澆注技術，以其對爐缸原理透徹的領悟，和行之有效的實踐，逐漸被廣大高爐煉鐵技術所接受。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”結構，起到良好的隔離和隔熱的作用，更有助于高爐長壽。另外，爐缸整體澆注技術，簡單快捷，大大縮短工期；更有效利用殘余碳磚，節(jié)省檢修費用。結合不定形耐火材料的優(yōu)點，爐缸整體澆注技術，必將在未來高爐檢修中占據(jù)一席之地。

1  高爐爐缸技術

近年來，圍繞高爐爐缸長壽化的技術一直在不斷探索與發(fā)展。綜合國內外研究以及實踐，形成的主流意見認為：爐缸長壽的關鍵在于保持1150℃凝鐵等溫線處于碳磚熱面以外，讓碳磚內側能夠形成穩(wěn)定的高黏度渣鐵保護層，以避免碳磚與液態(tài)鐵水的直接接觸?；诖?，采用導熱性好的碳磚，并在碳磚內側砌筑一層不與鐵水反應、耐侵蝕的陶瓷杯材料，對碳磚加以保護的復合爐缸結構被普遍采用。同時，陶瓷杯材料具有較低的導熱系數(shù)，還可以減少爐缸熱損。

傳統(tǒng)陶瓷杯，采用高鋁質磚砌筑而成，新砌陶瓷杯與碳磚之間，采用碳素搗打料進行填充。如圖1所示，這種修復方式，具有以下難點：

（1）需根據(jù)高爐尺寸，提前定制陶瓷杯磚，周期較長；

（2）對中修高爐，爐缸清理要求較為苛刻，破壞性清理殘余碳磚，造成浪費；

（3）碳磚與陶瓷杯砌磚難度較大，工期較長；

（4）搗打料密封效果難以保證，對爐缸工作造襯很大隱患。

圖1  傳統(tǒng)爐缸陶瓷杯修復

傳統(tǒng)砌筑陶瓷杯技術，在新高爐中應用較為普遍；但對高爐檢修來說，在爭分奪秒的大環(huán)境下，砌筑技術略顯局限，新型的爐缸整體澆注技術應運而生。

2  爐缸整體澆注

2.1  技術簡介

爐缸整體澆注，是基于傳統(tǒng)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(chǎn)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2所示。

圖2  陶瓷杯整體澆注技術

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(qū)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，造價大低；

（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，碳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(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(tǒng)陶瓷杯磚（塑性剛玉磚、剛玉莫來石磚等）從材質上進行了優(yōu)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(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；其具有與碳磚相近的導熱系數(shù)，同時具有優(yōu)良的抗渣鐵潤濕性能及良好的自流性能，能夠輕易實現(xiàn)狹小縫隙自流填充密實作業(yè)，可用于碳磚修復，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：是專門針對高爐爐缸陶瓷杯環(huán)境特點設計開發(fā)；以優(yōu)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(yōu)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(yōu)異的自流泵送的施工性能。

（3）風口帶澆注料

風口帶澆注料RFK-SA：是專門針對高爐風口帶環(huán)境特點設計開發(fā)；以優(yōu)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(yōu)良的耐高溫，抗沖刷，抗機械磨損等應用性能，而且具有優(yōu)異的自流泵送的施工性能。

爐底、爐缸及風口帶材料分布，如圖3所示，根據(jù)不同部位環(huán)境特點，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

2.3.1 爐缸清理方式

爐缸整體澆注施工，對碳磚侵蝕較嚴重的高爐，在清理完殘?zhí)贾?，補砌碳磚，磚縫采用高導熱材料澆注密實，如圖4所示。

圖4  補砌碳磚及表面處理

對碳磚侵蝕不嚴重的高爐，可采用保護性清理的方式，如圖5，這樣可以充分利用殘?zhí)?，?jié)約成本。而且可以適當減少高導熱材料的使用，減弱了三種材料的匹配，更有利于材料之間熱量傳導。

圖5  爐缸保護性清理現(xiàn)場

以上兩種清理方式的共同點，都要求爐底清理至殘?zhí)急砻?，露出硬面；澆注修復時，一般先采用高導熱料找平清理面，然后澆注兩層陶瓷墊，進而往上澆注陶瓷杯壁、鐵口區(qū)域和風口帶。

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(jù)爐缸尺寸確定。如圖6，泵送料采用自流澆注料，全過程無需震動或簡單震動。

圖6  陶瓷墊澆注過程

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

圖7  鐵口區(qū)域處理方式

考慮到象腳區(qū)保護，會根據(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口帶。

圖8  陶瓷杯壁與風口帶澆注

待澆注完畢后，靜止10 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(jù)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(jié)點執(zhí)行。全過程無限速環(huán)節(jié)，因此簡單快捷，而且可以靈活協(xié)調，交叉作業(yè)，便于鐵廠統(tǒng)籌安排。

2.4業(yè)績

聯(lián)合榮大公司已完成近百座高爐爐缸整體澆注修復，截止目前，已澆注高爐最長運行達四年；近期將對國內某新建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 結語

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望完全取代傳統(tǒng)的碳磚砌筑+陶瓷杯爐缸結構。