保障高爐長壽、高效的運(yùn)行，改善出鐵場作業(yè)環(huán)境并降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度一直是煉鐵人努力的方向。特別是對(duì)于提倡低碳經(jīng)濟(jì)的今天，其意義更加巨大。作為擔(dān)任著為煉鐵保駕護(hù)航任務(wù)的耐火材料而言，煉鐵行業(yè)的需求就是耐火材料行業(yè)技術(shù)研究的課題和目標(biāo)。煉鐵技術(shù)在發(fā)展提高，煉鐵用耐火材料新的技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。

本文將介紹其中三個(gè)：

1.SIFCA新型高爐冷卻壁技術(shù)；

2.高爐內(nèi)襯遙控濕法噴涂造襯技術(shù)；

3.防爆ASC鐵溝澆注料實(shí)現(xiàn)單鐵口高爐出鐵溝儲(chǔ)鐵式改造技術(shù)。

1 高爐新型冷卻壁技術(shù)

1.1 概述

高爐冷卻壁是高爐內(nèi)襯的重要水冷件，主要對(duì)爐殼起保護(hù)作用，能有效地防止?fàn)t殼受熱后產(chǎn)生變形、開裂等。高爐冷卻壁不但承受高溫，還承受爐料的磨損、熔渣的侵蝕和爐內(nèi)氣流的沖刷，因而必須具備良好的熱強(qiáng)度、耐熱沖擊、抗急冷急熱性等綜合性能。在諸多影響高爐壽命的因素中，高爐爐襯及冷卻壁的破損是高爐被迫進(jìn)行大修的主要原因。因此，能否實(shí)現(xiàn)冷卻設(shè)備的長壽，已成為能否實(shí)現(xiàn)高爐爐體長壽的關(guān)鍵條件之一。

目前國內(nèi)外廣泛使用的高爐冷卻壁主要有金屬冷卻壁以及非金屬冷卻壁，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。北京聯(lián)合榮大工程材料有限責(zé)任公司在上述兩種類型的高爐冷卻壁的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了一種SIFCA新型高爐冷卻壁用預(yù)制件，它集合了金屬和非金屬各自的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 SIFCA冷卻壁用預(yù)制件

為了克服金屬和非金屬冷卻壁的不足，發(fā)揮他們各自的優(yōu)勢，該公司通過采用先進(jìn)的SIFCA工藝研發(fā)了一種SIFCA新型高爐冷卻壁預(yù)制件。SIFCA工藝技術(shù)的特點(diǎn)是高鋼纖維引入以改善非金屬材料的特性缺陷，得到一種能平衡金屬和非金屬特性的新型復(fù)合材料。此項(xiàng)技術(shù)在國外已被完全接受，并已廣泛應(yīng)用。SIFCA新型高爐冷卻壁預(yù)制件正式借鑒該工藝技術(shù)，將大量的鋼纖維添加入耐火材料中，使耐火材料的非金屬脆性及低導(dǎo)熱性得以大幅度改善。

該SIFCA新型高爐冷卻壁預(yù)制件材料具有如下特點(diǎn)：①與金屬相比其使用溫度大幅提高，可達(dá)到1200℃；②由于加入大量的鋼纖維，它克服了普通耐火材料韌性差的弱點(diǎn)；③抗折強(qiáng)度很高，可達(dá)50MPa以上，這是普通耐火材料所不能比擬的；④高的抗壓強(qiáng)度，一般可達(dá)到基材的1.5-2倍，且其受壓破壞形式與普通耐火材料不同。普通耐火材料破壞后會(huì)失去整體穩(wěn)定，成為獨(dú)立的幾部分，而該預(yù)制件破壞后仍然保持一個(gè)整體。⑤高導(dǎo)熱系數(shù)，介于金屬和耐火材料之間，是非金屬耐火材料所無法達(dá)到的。

正是這些特點(diǎn)使SIFCA新型高爐冷卻壁預(yù)制件平衡了傳統(tǒng)的金屬冷卻壁及近年來的非金屬冷卻壁的缺陷，而具備高爐冷卻壁所希望具有的各項(xiàng)特性：①更高溫度下的使用穩(wěn)定性（該冷卻壁可達(dá)1200℃）；②高導(dǎo)熱；③高溫下的耐磨損、耐沖擊。

1.3 結(jié)論

采用SIFCA工藝，制作高爐冷卻壁用預(yù)制件，發(fā)揮了金屬冷卻壁和非金屬冷卻壁各自的優(yōu)勢，具有現(xiàn)場安裝方便、性能優(yōu)異，可大幅提高高爐冷卻壁使用壽命的特點(diǎn)，因而其使用前景廣闊，值得大面積推廣使用。

2 高爐內(nèi)襯遙控濕法噴涂造襯技術(shù)

2.1 概述

高爐是長期處于連續(xù)高溫生產(chǎn)的冶煉設(shè)備。在長期運(yùn)行中，高爐內(nèi)襯耐火磚受到侵蝕、剝落出現(xiàn)局部或大面積損壞，影響高爐正常運(yùn)行。為了使高爐達(dá)到長壽、高效的目的，延長高爐壽命一直是冶煉工程技術(shù)人員關(guān)心的課題。高爐長壽是煉鐵技術(shù)發(fā)展水平標(biāo)志之一，目前國內(nèi)已開始普遍采用高爐遙控?zé)釕B(tài)噴補(bǔ)造襯，就是在不停爐的前提下利用休風(fēng)時(shí)間對(duì)內(nèi)襯進(jìn)行噴補(bǔ)。與原來傳統(tǒng)的停爐維修相比，其具有施工方便、耗時(shí)少、投產(chǎn)快的特點(diǎn)。但該技術(shù)采用的干法噴涂方式，無法避免：回彈率高、噴涂層結(jié)構(gòu)均勻性差、噴涂時(shí)粉塵嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

為此，我公司將目前最先進(jìn)的澆注料噴射施工技術(shù)與遙控?zé)釕B(tài)噴補(bǔ)技術(shù)相結(jié)合，試驗(yàn)開發(fā)了澆注料遙控?zé)釕B(tài)噴射造襯技術(shù)。該技術(shù)系采用濕式噴機(jī)與遙控噴涂機(jī)械手相配合，從而實(shí)現(xiàn)澆注料遙控?zé)釕B(tài)噴射施工造襯的目的。

2.2 噴射澆注料造襯技術(shù)優(yōu)勢

噴射澆注料造襯技術(shù)是將攪拌好的砂漿狀澆注料以噴涂方式進(jìn)行施工的技術(shù)，因此通常也稱為濕法噴涂。此技術(shù)有別于干法或半干法噴涂的最顯著特征是進(jìn)入噴涂機(jī)的料為攪拌均勻的砂漿狀澆注料。

干法和半干法兩種噴涂方法均存在：大量水在噴槍口處加入，干或簡單潤濕的料瞬間高速通過噴槍口，料與水不能均勻混合。由此帶來了一系列其自身無法克服的弊端。

而對(duì)于噴射澆注料造襯技術(shù)（即濕法噴涂技術(shù)），所進(jìn)入噴涂機(jī)的料為按照設(shè)計(jì)加水量預(yù)攪拌均勻的砂漿狀澆注料。此澆注料在噴槍口處與霧化的速凝劑混合噴出，在待噴面上澆注料瞬時(shí)失去流動(dòng)性而緊密貼附。其不存在水與料在槍口瞬間混合的問題，因此其完全避免了干法和半干法噴涂技術(shù)的弊端：

可見，噴射澆注料造襯技術(shù)兼具噴涂施工的便捷和支模澆注的性能效果。其若再與遙控噴涂技術(shù)相結(jié)合，就可以實(shí)現(xiàn)高爐遙控?zé)釕B(tài)噴射澆注料造襯技術(shù)。而這項(xiàng)技術(shù)也將會(huì)在高爐造襯維修上顯示出無可比擬的綜合優(yōu)勢。

2.3 高爐內(nèi)襯遙控濕法噴涂造襯技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

正是由于濕法噴涂技術(shù)的綜合優(yōu)勢，北京聯(lián)合榮大工程材料有限責(zé)任公司決定對(duì)高爐內(nèi)襯遙控濕法噴涂造襯技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。在團(tuán)隊(duì)共同努力下，通過試驗(yàn)室調(diào)整，車間試噴；再試驗(yàn)室調(diào)整，再車間試噴如此不斷反復(fù)，最終研發(fā)出了與濕式噴涂機(jī)相匹配系列噴射澆注料。濕式噴涂機(jī)與噴射澆注料的成功開發(fā)使得噴射澆注施工得以實(shí)現(xiàn)，但要實(shí)現(xiàn)高爐熱態(tài)遙控噴涂還要解決噴射澆注技術(shù)與遙控機(jī)械手及相關(guān)管線的銜接磨合問題。這就必須進(jìn)行系統(tǒng)性大型模擬噴涂試驗(yàn)。通過在模擬試噴中的不斷摸索、調(diào)整及改進(jìn)，完成了濕式噴涂機(jī)、遙控機(jī)械手及管線銜接控制等的完美匹配磨合工作；最終使高爐內(nèi)襯遙控濕法噴涂造襯技術(shù)在我公司得以實(shí)現(xiàn)。

簡單言之，高爐內(nèi)襯遙控濕法噴涂造襯技術(shù)其實(shí)就是解決一個(gè)濕式噴涂機(jī)與遙控機(jī)械手及管線設(shè)備銜接磨合問題。因此其在實(shí)際的施工工藝中與原干法遙控?zé)釕B(tài)噴涂基本相同，所以在本文不作介紹。

2.4 結(jié)論

噴射澆注料造襯技術(shù)已逐漸成熟，其將成為耐材施工技術(shù)的發(fā)展趨勢而最終取代干法或半干法噴涂工藝。噴射澆注料造襯技術(shù)與遙控?zé)釕B(tài)噴涂技術(shù)的成功結(jié)合，將會(huì)在高爐造襯維修上顯示出無可比擬的綜合優(yōu)勢。高爐長壽、高效的運(yùn)行也將隨之進(jìn)入一個(gè)更高水平。

3 中型高爐鐵溝儲(chǔ)鐵式技術(shù)

3.1 概述

一般大高爐都有2個(gè)以上的出鐵溝，因此當(dāng)其中一條鐵溝必須重新造襯或必須修補(bǔ)時(shí)，只要堵住該條鐵溝的出鐵口后，就可以對(duì)該條鐵溝進(jìn)行澆注、養(yǎng)護(hù)硬化、烘烤干燥等。但容積為1000m3以下的中型高爐一般設(shè)計(jì)為單個(gè)出鐵口，因此不可能保證一般澆注料施工所需要的養(yǎng)護(hù)、烘烤時(shí)間。所以，目前單出鐵口的中型高爐鐵溝一般還是采用瀝青或樹脂結(jié)合Al2O3-SiC-C質(zhì)免烘烤搗打料搗打鐵溝內(nèi)襯。搗打料存在使用壽命太短的問題，一般只有1-7天，最短的甚至1班一修。同時(shí)，由于搗打鐵溝都是旱溝結(jié)構(gòu)，每出一爐鐵都必須清理溝內(nèi)固化下來的大量殘鐵殘?jiān)瑫r(shí)必須在清理之后鋪撒黃沙或焦粉。

因此，搗打料搗制的單鐵口高爐爐前鐵溝維護(hù)工人勞動(dòng)強(qiáng)度太大，且高熱的環(huán)境又造成很多不安全因素，還有瀝青與樹脂的煙塵有毒有害問題！

因此，如何有效地解決單鐵口高爐出鐵溝壽命的問題備受關(guān)注。為此，該公司通過對(duì)大型高爐用低水泥結(jié)合Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料進(jìn)行改性，使其能夠在熱態(tài)下施工并能快速升溫而不爆裂，滿足中型單鐵口高爐鐵溝的快速施工使用要求。

3.2 主出鐵溝儲(chǔ)鐵式改造

大高爐鐵溝之所以通鐵量高，使用壽命長，不僅因?yàn)槠涫褂昧烁邫n次的Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料，而且還因?yàn)閼?yīng)用了儲(chǔ)鐵式結(jié)構(gòu)。即大高爐的出鐵溝主溝在出鐵期間和出鐵間隔時(shí)間內(nèi)鐵溝內(nèi)總是儲(chǔ)存大量的鐵水，因此鐵溝內(nèi)的耐火材料所處溫度環(huán)境相對(duì)恒定。

而傳統(tǒng)的單鐵口高爐主鐵溝為非儲(chǔ)鐵式旱溝，撇渣器出鐵口溝底標(biāo)高幾乎接近于撇渣器前端進(jìn)鐵口處主溝溝底的標(biāo)高。因此，每次出完鐵以后主溝溝底不會(huì)留存殘余鐵水，并完全暴露在空氣中。更有甚者，為了使鐵溝溫度迅速降低以便清渣和鋪沙，很多工人操作時(shí)還要向剛出完鐵的溝內(nèi)澆水。因此，中型高爐鐵溝耐火材料會(huì)反復(fù)出現(xiàn)因溫度驟降和水冷而發(fā)生收縮開裂等急冷急熱的損壞問題。

由于溝底不存鐵水，因此出鐵沖擊區(qū)的鐵水流對(duì)溝底沖擊損害嚴(yán)重，而這種落鐵點(diǎn)沖擊正是中型高爐主鐵溝損壞的最重要原因之一。

但是，到目前為止，還沒單鐵口儲(chǔ)鐵式鐵溝的工藝方案與實(shí)踐，主要是因?yàn)闆]有合適的快干防爆鐵溝澆注料來進(jìn)行配套，無法實(shí)現(xiàn)后續(xù)的快速修補(bǔ)與維護(hù)，而這種鐵溝的修補(bǔ)又是必須的和持續(xù)的。

由于有了上述新研制的快硬防爆鐵溝澆注料，因此將單鐵口高爐出鐵主溝改造為儲(chǔ)鐵式鐵溝結(jié)構(gòu)就有了物質(zhì)條件。儲(chǔ)鐵式出鐵主溝的改造或設(shè)計(jì)原理如下（如圖2所示）：

首先抬高撇渣器出口端溝底的標(biāo)高點(diǎn)c使其遠(yuǎn)高于撇渣器進(jìn)鐵口處主溝底的標(biāo)高點(diǎn)b。主鐵溝從出鐵口向撇渣器方向約1m處開始，溝底標(biāo)高迅速下沉，改變?cè)瓉砥露染鶆蛳陆档脑O(shè)計(jì)，使得溝底坡度減小，以便在高爐每次出完鐵水后主溝內(nèi)能夠存留足夠的鐵水。這種儲(chǔ)鐵式鐵溝將大大改善耐火材料的急冷急熱環(huán)境，耐火材料得到更好燒結(jié)，更利于耐火材料的長壽。

同時(shí)，按照本方案改造或設(shè)計(jì)的主鐵溝，每次新出鐵水從出鐵溝噴出并拋物線落下時(shí)，鐵水不是直接落在溝底耐火材料上，而是落在了殘存的鐵水表面（含渣液），這將給溝底耐火材料以極好的緩沖，對(duì)延長落鐵點(diǎn)耐火材料壽命有極大好處。

使用實(shí)踐顯示：由于主溝內(nèi)鐵水蓄熱量較大，爐渣在主溝內(nèi)完全呈熔融狀態(tài)，并及時(shí)從出渣口流出。現(xiàn)場工人無需每次出鐵后大量清理鐵溝內(nèi)的殘?jiān)鼩堣F，當(dāng)然也不需要每次出鐵后對(duì)主溝耐材的維修搗打，也無需每次出鐵后向主溝內(nèi)鋪撒黃沙或焦粉。爐前操作工藝改變?yōu)橹鳒锨鞍攵蝹?cè)幫上表面局部鋪撒黃沙，待噴濺到側(cè)幫上表面的鐵渣堆積影響到泥炮設(shè)備運(yùn)行時(shí)再行集中清理。在兩次大修間隔內(nèi)，除局部偶爾需要臨時(shí)修補(bǔ)，主溝基本不需要作任何修補(bǔ)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低。

3.3 意義

實(shí)踐證明：采用快干防爆鐵溝澆注料對(duì)單鐵口高爐出鐵溝進(jìn)行儲(chǔ)鐵式改造（專利號(hào)200820180405.8），可大幅度延長單鐵口高爐出鐵溝使用壽命，主鐵溝不修補(bǔ)、次通鐵量可達(dá)到10萬-20萬t，爐前工人勞動(dòng)強(qiáng)度可望降低90%以上，同時(shí)，該技術(shù)徹底改善了單鐵口高爐爐前出鐵場的作業(yè)環(huán)境。

4 結(jié)語

新型高爐冷卻壁技術(shù)及高爐內(nèi)襯遙控?zé)釕B(tài)噴射造襯技術(shù)在高爐上的推廣應(yīng)用，必將為高爐長壽、高效的運(yùn)行提供更強(qiáng)有力的保障；中型高爐儲(chǔ)鐵式溝改造技術(shù)的應(yīng)用是中型高爐出鐵場的一次革命，已然顯著改善了中型高爐出鐵場作業(yè)環(huán)境并降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。此三項(xiàng)煉鐵用耐火材料新技術(shù)的普及應(yīng)用，將有助于中國煉鐵行業(yè)節(jié)能減排朝低碳水平邁進(jìn)。

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