高炉内衬湿法喷注造衬技术开发及应用

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1、2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集高炉内衬湿法喷注造衬技术开发及应用刘贯重于运祥唐明珠章荣会北京联合荣大工程材料有限责任公司摘要：本文对北京联合荣大工程材料技术研究院开发的高炉内衬湿法喷注造衬技术进行了系统介绍，此技术已在国内外几家钢铁公司进行了实践应用，并通过冶金专家评定，认为：该项技术成果填补了国内空白，并达到同类技术的国际先进水平，具有广泛的推广应用价值。关键词：喷注料，喷注造衬，泵送性，速凝性高炉是长期处于连续高温生产的冶炼设备。在长期运行中，高炉内衬受到侵蚀、剥落出现局部或大面积损坏，影响高

2、炉正常运行。为了使高炉达到长寿、高效的目的，延长高炉寿命一直是冶炼工程技术人员关心的课题。高炉长寿是炼铁技术发展水平标志之一，目前国内已开始普遍采用遥控热态喷补造衬技术，技术特点是在不停炉的前提下利用高炉休风对内衬进行喷补。与原来传统的停炉维修相比，其具有施工方便、耗时少、投产快的特点。但半干法喷涂技术不可避免出现以下几个缺憾：反弹率高、喷涂层结构均匀性差（喷枪头加水，水料混合难均匀充分）、喷涂时粉尘严重等缺点。为此北京联合荣大公司全套引进日本青木建设材料技术与设备技术，并花费2年时间进行消化。在此期间，

3、我公司通过大量的模拟试验、现场应用试验，不仅全面掌握其特点更发现和改进其所存在的缺陷；同时完成与之匹配的各种喷注浇注料的开发。从而最终使我公司成为国内耐火企业具备高炉遥控湿法喷注造衬维修技术的第一家。1湿法喷注与传统喷涂相比的优势图1干法喷涂施工工艺示意图传统的干法（工艺示意见图1）和半干法喷涂工艺其实并无多大区别，均是大量水在喷枪口处加入，干或简单润湿的料瞬间高速通过喷枪口，料与水不能均匀混合。由此而带来了一系列其自身无法克服的弊端：1）加水由喷枪手控制决定，无法按设计准确计量添加；2）喷涂料无法添加高

4、效减水剂，其用水量会远远超出同等档次的浇注料，因此其各项性能与同等档次浇注料相比也会大大折扣；3）喷涂层变为了水与料交替层叠的堆积层，很难形成性能均一体而易产生层状剥落；4）喷涂中大量颗粒料反弹、细粉料飞散，原颗粒级配设计被完全破坏；喷涂上去的材料性能与设计相差甚远，各项性能大幅降低。5）由于大颗粒易回弹，所以传统喷注料中的大颗粒的临界粒度不超过5mm，大多在3-4mm。小的临界粒度不利于材料结构性能的发挥。2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集图2干法喷涂施工工艺示意图而对于湿法喷注技术（工艺示意见图2

5、）而言，进入喷涂机的料为按照设计加水量预搅拌均匀的砂浆状浇注料。此浇注料在喷枪口处与雾化的速凝剂混合喷出，在待喷面上浇注料瞬时失去流动性而紧密贴附。其不存在水与料在枪口瞬间混合的问题，因此其完全避免了干法和半干法喷涂技术的弊端，因此湿法喷注具有以下几个特点：1）事先搅拌，加水量可按设计计量添加；2）足够的搅拌时间使减水分散剂效果得以充分发挥，加水量可与同等浇注料相当；图3喷注层切开后截面效果3）由于为加水搅拌均匀的砂浆浇注料，无水料分离现象喷涂层均一密实；4）喷注时无粉尘；回弹量极低（仅5%左右），能很好

6、的保证原颗粒级配设计；因此喷注的效果可接近或达到支模振动浇注水平。5）喷注料的临界粒度达到常规浇注料临界粒度10mm，因此材料具有与浇注料相近结构性能。综上可见，湿法喷注技术不仅具有传统喷涂施工的便捷，而且避免了其缺陷，可与支模浇注的性能效果相媲美（喷注层切开后截面效果，见右图3）。2湿法喷注的技术关键2.1喷注浇注料方面首先要解决的问题是喷注浇注料的流变性能即可泵送性（喷注料合适泵送流动性见图4），其流变性能决定其是否可以顺利输送。解决的主要途径包括：1）原料选择及颗粒级配：致密近圆形的颗粒骨料和合理的

7、颗粒级配；2）高效减水剂的应用：根据所用原料材质、微粉种类及用量的不同选择合适的减水剂；图4喷注料的泵送流动性图5喷注料加速凝剂后瞬间稠化其次要解决的问题是喷注浇注料的瞬间塑凝，只有其合适塑凝程度，才能保证喷注出材料不流淌、回弹率低且具有类似浇注效果的致密性。解决的途径：针对所选用的不同结合系统和减水分散系统，选择适合的塑凝剂和确定合适加量（喷注料加速凝剂后瞬间稠化效果见图5）。2.2设备方面2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集图6荣大公司喷注工作站对引进设备的消化吸收，在消化吸收的基础上，完成对设备的

8、改进、集约化等（见图6）。重点：解决脉冲喷注，保证自喷枪口喷出的“料注”均匀稳定。解决的方法，改进压缩空气进入处结构的同时调整合适料气比。3高炉内衬遥控喷注应用的实现3.1材料的开发表格1高炉炉身及以上部位用莫来石快烘喷注料RGP-CM性能指标项目单位典型值Al2O3+SiC%62.7临界粒度mm10mm耐压强度300℃×3hMPa55.4耐压强度600℃×3hMPa58.2耐压强度800℃×3hMPa57.7线变化率800℃