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(qiáng)復(fù)合材料對(duì)高爐爐缸進(jìn)行整體澆注，基本解決了傳統(tǒng)砌筑磚襯的復(fù)雜施工、竄氣等問(wèn)題，普遍應(yīng)用于高爐爐缸檢修、新建高爐爐缸設(shè)計(jì)，大大提高施工效率的同時(shí)，降低了修復(fù)成本。目前，國(guó)內(nèi)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(shì)
根據(jù)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(nèi)襯材料會(huì)有不同程度的溶蝕，一般采用熱態(tài)修復(fù)方式快速修復(fù)高爐內(nèi)襯;而爐缸內(nèi)襯，則采取短期停爐整體澆注的方式修復(fù)。爐缸整體澆注是不定形澆注料應(yīng)用的典型，其應(yīng)用環(huán)境，甚至比高爐爐身更為復(fù)雜，因此對(duì)材料和工藝來(lái)說(shuō)，需考慮運(yùn)行環(huán)境溫度、機(jī)械沖刷、化學(xué)侵蝕等因素，一方面靠掛渣保護(hù)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(shè)計(jì)，后者則常用于中修過(guò)程爐缸修復(fù)。近幾年，新建高爐也普遍采用整體澆注方式設(shè)計(jì)爐缸內(nèi)襯，源于以下幾個(gè)方面：
(1)組合磚砌筑，預(yù)制周期長(zhǎng)，且需要預(yù)砌，加工難度大;
(2)風(fēng)口組合磚，磚型設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，砌筑困難，容易出現(xiàn)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(hào)：ZL201610353176.4)，采用華西第四代塞隆碳氮高強(qiáng)復(fù)合材料，通過(guò)支模澆注方式修復(fù)爐缸內(nèi)襯，整體施工周期≤7天，其優(yōu)勢(shì)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(hù)炭磚;
(2)可將高溫急劇溫降區(qū)留在澆注料內(nèi)，將炭磚內(nèi)部的溫度降低到800℃以下，降低炭磚內(nèi)熱應(yīng)力，減少炭磚環(huán)裂和脆化層的出現(xiàn)，保持炭磚的導(dǎo)熱性能。在高爐長(zhǎng)壽的應(yīng)用中只要高爐炭磚的導(dǎo)熱性能持續(xù)存在，沒(méi)有因?yàn)榄h(huán)裂和脆化失去導(dǎo)熱性，高爐的長(zhǎng)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(hù)爐缸炭磚;爐缸澆注半導(dǎo)熱的澆注料與炭磚緊密粘結(jié)在一起，熱量可以通過(guò)高導(dǎo)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(hù)澆注料，進(jìn)而澆注料保護(hù)炭磚的復(fù)合渣皮機(jī)制。
02 第四代塞隆碳氮高強(qiáng)復(fù)合澆注料
(1)利用金屬(Si/Al)的延展性實(shí)現(xiàn)塑性成型，利用高爐內(nèi)的氮化及還原氣氛實(shí)現(xiàn)使用中原位合成高溫增強(qiáng)相(Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)：
◆優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能
◆使用過(guò)程中具有自修復(fù)功能
◆良好的抗熱震性能
(2)以金屬-非氧化物復(fù)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(xiàn)：
◆良好的流動(dòng)性
◆快速干燥性能
◆干燥后的整體穩(wěn)定性
華西科技第四代塞隆碳氮高強(qiáng)復(fù)合澆注料，解決了傳統(tǒng)結(jié)合劑結(jié)合澆注料的缺陷。具有優(yōu)異的耐磨性能，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗折強(qiáng)度更高，導(dǎo)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(duì)爐缸側(cè)壁局部侵蝕的炭磚進(jìn)行支模澆注修復(fù);
2、爐底找平，搭設(shè)澆注用跳板，進(jìn)行澆注爐底杯墊 ;
3、爐缸側(cè)壁搭建模板，泵送澆注;
4、鐵口區(qū)使用1500mm高的模板進(jìn)行加厚澆注;
5、澆注結(jié)束養(yǎng)護(hù)8小時(shí)后進(jìn)行脫模;
6、依據(jù)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(yīng)用于高爐快速檢修，開(kāi)爐以后出現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)竄氣;
(2)中套與澆注料之間設(shè)置膨脹縫，若膨脹縫設(shè)置方式不合適，則會(huì)出現(xiàn)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(duì)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(yīng)用拓展
華西爐缸整體澆注技術(shù)的應(yīng)用，近幾年普遍應(yīng)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(zhǎng)壽。以下列舉兩種拓展應(yīng)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(nèi)搭架支模澆注，結(jié)合現(xiàn)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(shì)，具有性能優(yōu)異，易掛渣皮，現(xiàn)場(chǎng)安裝使用方便，對(duì)于冷卻壁的熱面能夠很好地形成渣皮，提高對(duì)冷卻壁的保護(hù)性能，基本解決冷卻系統(tǒng)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(xiàn)高爐的高效安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2、華西一體化全爐澆注技術(shù)(專(zhuān)利號(hào)：ZL2020109906820)是新型長(zhǎng)壽高爐爐缸整體澆注技術(shù)，根據(jù)高爐各個(gè)部位不同的侵蝕機(jī)理，使用了多種碳氮復(fù)合澆注材料。整體澆注成型，無(wú)縫對(duì)接，防止穿鐵耐腐蝕性好，爐缸澆注層與環(huán)形炭磚接觸，導(dǎo)熱性特高。是高爐長(zhǎng)壽煉鐵技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一，是智能造襯、節(jié)能降耗造襯的快捷有效方法。
06 結(jié)論
華西科技爐缸整體澆注技術(shù)，已普遍應(yīng)用于高爐檢修及新建高爐設(shè)計(jì)。本文簡(jiǎn)單介紹過(guò)程和利弊，簡(jiǎn)述為以下結(jié)論：
(1)爐缸整體澆注，基本解決了傳統(tǒng)砌筑磚襯的復(fù)雜施工、縫隙等問(wèn)題;
(2)華西第四代塞隆碳氮高強(qiáng)復(fù)合材料，經(jīng)過(guò)不斷研發(fā)改進(jìn)，更適合爐缸運(yùn)行環(huán)境，更長(zhǎng)壽;
(3)新建高爐爐襯設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)綜合對(duì)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(yīng)用，更能有效提高高爐內(nèi)襯運(yùn)行壽命，有利于高爐高效、安全運(yùn)行。
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