一種修補高爐磚襯的技術，修補的部位從最初的爐身上、中部發展到爐身下部和爐腹。在20世紀80年代後期德國開發了爐底側壁修補技術。高爐中、上部的磚襯受爐料與煤氣沖刷和磨損，一代爐役的中後期磚襯呈現脫落、凹凸不平，影響下料和煤氣的合理分布，高爐操作指標變壞，而且還危及高爐壽命。使用高爐噴補技術將爐牆原來破損的表面加厚到200～400mm並恢復為平整的操作爐型，不僅有利於爐況順行和高爐操作指標的改善，也可延長爐齡。爐役後期根據需要隔一段時間噴補一次，直至高爐大修(見高爐大修、中修)。
基本介紹
介紹,發展歷程,裝置簡述,最新進展,半乾法噴補,結構與原理,技術指標,技術的優點,要求,工藝過程要求,性能要求,噴補技術優點,縮短檢修工期,節約耐火材料,使用壽命較長,提高經濟效益,結語,
介紹
噴補技術多種多樣，有從爐殼開孔噴壓不定型料，有休風降料線噴補，有加擋泥鋼板或加冷卻器噴補等。降料線噴補可以是人工操縱手動噴槍噴補，也可以是用機械手伸入爐內將噴槍對準噴補面進行遙控噴補。美國高爐採用爐殼鑽孔，從外面噴壓稠度合適的澆注料，每小時噴補十幾個相隔1m的孔。中國柳州鋼鐵廠在1985年首次採用壓力灌漿的方法修補爐身取得良好效果，已在中小高爐上推廣。中國寶鋼1號高爐用17.4～19. 0MPa的高壓泵將黏稠的硬質漿料壓入爐身下部鋼殼紅熱處的爐內，形成200mm左右的耐火材料層也取得良好效果。當爐內磚襯與冷卻器損壞十分嚴重時，為提高噴補效果，可用加柱狀或針狀冷卻器，或安裝用冷卻水管彎制的小形水冷盤以加強噴補料的支撐和固結和冷卻。日本新日鐵、住友等公司所屬各廠的高爐常採用休風空料線，在爐內噴補300～400mm。80年代中期英國開發了遙控噴補技術，並在斯肯索普廠維多利亞女王號等高爐上噴補爐身內襯，取得相當好的效果。中國鞍山鋼鐵公司、首都鋼鐵公司在1993400mm的無縫爐襯;寶山鋼鐵(集團)公司還利用雷射測厚儀和遙控噴槍聯合操作對爐喉鋼磚下磚襯進行噴補，使爐喉內型保持規則完整，為高爐持續高產，改善技術經濟指標創造了條件。
高爐在使用一段時間後，由於爐內熱衝擊、侵蝕、磨損和氧化剝落等原因，會造成爐內耐火材料層減薄，出現爐殼發紅現象，造成爐型發生變化和影響爐內氣、熱、料的合理分布，進而影響高爐生產。此時就需要進行爐牆維修，高爐爐牆的修補方法有三種：
（1）砌磚法。我國高爐在1980年以前主要採用砌磚法，即中修實現換冷卻壁和磚襯，由工人進入高爐內由下至上砌築爐襯，其缺點是周期長、工作量大、停產時間長、工作條件惡劣。
（2）硬質料壓入法。一般在不降料線的情況下採用硬質料壓入技術修補增厚高爐爐身中、下部爐，這是一種快速有效修補局部爐牆的方法，但硬質料壓入僅適用高爐中下部有料的部位，並不適合高爐上部無料部位與大面積的爐牆修補。
（3）噴補造襯法。一般是在降低料線的情況下對露出的爐牆進行噴補造襯，特別適合高爐上部無料部位與大面積的爐牆修補，必要時料線可降到風口以下，對整個爐牆進行噴補造襯，噴補造襯是一種大面積快速修補高爐爐牆的方法，而且噴補造襯對冷卻壁式高爐更具有其優越性。
國內外1980年以後的大中型高爐的中修基本上是用硬質料壓入造襯和噴補造襯代替了傳統的砌磚。
鋼鐵工業中高爐是主要的生產設備,提高高爐的壽命不僅可以節省大量的大修費用,改善高爐指標,增加生鐵產量,而且可以充分發揮高爐前後工序的設備能力,提高整個企業的經濟效益。因此,高爐長壽化越來越引起國內外鋼鐵界的重視,成為了當今世界鋼鐵工業已開發國家的一個主攻方向。
發展歷程
高爐在使用一段時間後,由於爐內熱衝擊、侵蝕、磨損和氧化剝落等原因,會造成爐內耐火材料層減薄,出現爐殼發紅現象,造成爐型發生變化和影響爐內氣、熱、料的合理分布,進而影響高爐生產。此時就需要進行爐牆維修,高爐爐牆的修補方法有3種:一是砌磚法,我國高爐在1980年代以前主要採用砌磚法,即中修實現換冷卻壁和磚襯,由工人進入高爐內由下至上砌築爐襯,其缺點是周期長、工作量大、停產時間長、工作條件惡劣;二是硬質料壓入法,一般在不降料線的情況下採用硬質料壓入技術修補增厚高爐爐身中、下部爐牆,這是一種快速有效修補局部爐牆的方法,但硬質料壓入僅適用高爐中下部有料的部位,並不適合高爐上部無料部位與大面積的爐牆修補;三是噴補造襯,一般是在降低料線的情況下對露出的爐牆進行噴補造襯,特別適合高爐上部無料部位與大面積的爐牆修補,必要時料線可降到風口以下,對整個爐牆進行噴補造襯,噴補造襯是一種大面積快速修補高爐爐牆的方法,而且噴補造襯對冷卻壁式高爐更具有其優越性。國內外1980年代以後的大中型高爐的中修基本上是用硬質料壓入造襯和噴補造襯代替了傳統的砌磚。
裝置簡述
世界上在高爐噴補技術領域領先的國家主要有美國、英國、日本,近20年來,在我國也已逐步推廣套用。美國MINTEQ公司的乾式噴補裝置採用料斗+壓力罐+側出料式撥料盤供料器結構,工作時雙機並聯、由電控切換閥控制輪流壓送以連續輸出物料,該機型結構複雜、工作可靠,但雙機切換時部分操作為手動操控,兩機過渡時不好把握,超前更替會造成排餘氣時粉塵大,滯後則流量波動大,不便於操控。在一個壓送周期T中,要使壓送係數K儘量大(K= T1/T),其中T1為流量穩定時段,T為一個壓送周期,就要加大一次裝料量。因此,MINTEQ公司的壓送罐尺寸較大(一次裝料約2 t)。其最大噴補流量可達20 t/h,在其中間穩定輸出時段,流量波動很小,因而噴補層性能較高。英國MORGAN公司的潮式噴補裝置採用轉子式噴射機的供料器結構,結構緊湊簡單,但出料流量脈動性較大。國內於1990年代初開始了高爐熱態噴補裝置的研究和試製工作,先後有多項專利產生,並進行了一些實際套用,雖尚未形成規模套用,但為進一步的開發和套用積累了一定的經驗。
國外新型高爐濕式噴補裝置由濕式攪拌與壓漿系統、結合劑與促凝劑添加調節系統、噴補機、懸掛系統、電控作業系統、氣動系統、管道輸送系統等組成。
濕噴法與乾噴法和潮噴法的不同之處在於必須預先按一定比例將耐火混合料(含粗、中、細顆粒耐火材料和結合劑等)與水混合攪拌成可輸送的漿料,漿料由壓送泵壓入輸送管道。完成上述功能的系統稱為攪拌與壓漿系統。美國MINTEQ公司的壓送泵採用液壓驅動、雙缸輪換壓送,由S管閥完成切換,工作可靠,壽命長。此外,袋裝耐火粉料必須定量加一定比例的水和結合劑方可攪拌,在噴補機的噴槍頭部還需定量添加促凝劑。
噴補機與懸掛系統則採用有線遙控操縱系統進行控制,能實現噴補機在高爐內的準確控制和定位,在實際套用中既方便大面積噴補又能準確地進行局部噴縫或補凹坑的施工,從而完善和拓展了高爐噴補機的使用範圍。噴補機要求耐高溫,能在高溫環境下長時間運轉,並要求用有線遙控進行無級變速、上下運動、正反旋轉以及在任何位置進行任意擺幅的擺動。
最新進展
高爐噴補施工主要有乾噴法和潮噴法兩種。乾噴法是將由散狀耐火噴補料(骨料加粉料)、結合劑和添加劑等配製成的乾混合料,用壓縮空氣通過罐式噴射機送至噴槍出口端附近的水環孔眼處與水混合,然後噴射到需修補的高爐內襯表面。潮噴法是將散狀耐火噴襯料預混合一定量的水,用壓縮空氣通過轉子式噴射機送至噴槍出口端附近的水環孔眼處再與水及添加劑混合,然後噴射到需修補的高爐內襯表面,例如寶鋼研製開發的第一代高爐噴補裝置採用的就是潮噴法,並噴補了原寶鋼1號高爐數次,效果良好。寶鋼與長沙礦山研究院合作開發的第三代高爐熱態遙控噴補裝置,既可進行乾噴,又可進行潮噴,兼容了兩種裝置的特點。
國際上高爐噴補施工最新的方法是濕噴法。濕噴法是預先將耐火混合料(含粗、中、細顆粒耐火材料和結合劑等)與水混合攪拌成漿料,由壓送泵通過輸送管道將漿料輸送到噴補機的噴嘴,然後在噴嘴處加入促凝劑,再藉助於高壓空氣通過噴嘴把混合漿料噴射到需修補的高爐內襯表面。濕噴法與乾噴法、潮噴法相比具有以下優越性:
(1)噴射時反彈回彈少,一般乾噴法回彈率約為20%,潮噴法約為15%,濕噴法在10%以下;
(2)施工作業時產生的粉塵少,能大大改善作業環境;
(3)濕噴法預先將料混合,可保證噴補料各種粗細顆粒級配組成不變,特別是微粉不會飛逸和流散,而且含水率較低,不會影響噴補料的理化性能指標,使噴補料品質穩定,施工作業質量高,施工效率高。
由於濕噴法具有以上顯著的優越性,美國MINTEQ公司等國際巨頭近年抓緊開發研究用於濕噴的設備、施工工藝和耐火材料,並取得了初步成功。 2003年11月,美國MINTEQ公司在寶鋼進行了國內首次高爐濕法噴塗;2004年4月,在寶鋼又進行了第二次高爐濕法噴塗,其設備先進,施工快捷,效果良好。
半乾法噴補
半乾法噴補技術是比較先進的噴補技術，噴補料含水只有12% ～ 15%，對爐牆不產生副作用，噴補速度快，最大噴補能力可達900kg/h，掛料時間長，操作簡單。
結構與原理
半乾法噴補機主要有貯料室、給料盤、混合器、噴槍及驅動裝置等組成。噴補料通過轉盤輸送後由壓縮空氣攜帶至混合器中與加壓水混合，加濕至含水量12% ～15%，噴補附著到焦爐爐體損壞部位，同時用鏟子將噴補面抹平、刮平，燒結凝固一段時間，以達到焦爐維護修補、延長使用壽命的目的。
技術指標
半乾法噴補料主要有以下特點: 抗碎性和耐磨性好，熱導性好，與熱的爐牆結合力強，易於抹平。
技術的優點
在焦爐正常生產條件下，半乾法噴補料的製作工藝決定了其具有一定的附著性，噴補料附著率可達到87%以上。同時，噴補料與矽磚的結合性好，形成與矽磚同樣緻密的材質，能夠結合持久。同時半乾法噴補便於噴補料的分層，在對嚴重部位進行噴補時，能夠有效控制噴補效果。
要求
工藝過程要求
為了獲得良好的噴補效果，還必須掌握如下幾個要點：
（1）爐內爐料線及爐內溫度的控制，爐內溫度（包括氣氛、爐襯）的高低，直接影響到噴補料的回彈及噴補的效果。
（2）噴補面的吹掃。
（3）噴補距離（即噴槍口與爐牆的距離）。
（4）根據爐內不同部位和不同的內襯情況選擇不同的耐火材料。
性能要求
根據噴補的工藝特點,噴補料必須具備下列性能:
(1)良好的粘結強度,使其能與受補面牢固地粘結為一體;(2)重燒線變化率小;(3)回彈率低;(4)較高的耐火度和抗折強度(5)氣孔率低;(6)耐磨性好;(7)抗CO侵蝕性好。其中最基本的要求是粘結強度,因為如果噴補料不能牢固地與受補面粘結為一體,其它的性能也就毫無意義。
噴補料的組成和被噴補面的溫度對粘結強度、噴補壽命的影響通過實驗和實際使用可知。被噴補面溫度不同,噴補料的組成不同,結合劑不同,噴補料與噴補面之間的粘結強度也不相同。噴補層能附在噴補面上主要靠3種結合力:第一為噴射流作用下的物理結合力;第二為噴補料中結合劑作用產生的化學結合力;第三為高溫下形成的陶瓷結合力。產生後兩種結合力的前提條件是噴補料的化學組成和性質要與噴補面的化學組成和性質相似,因此應根據高爐爐身不同部位的要求來選用不同的耐火噴補料。被噴補面為粘土磚和高鋁磚時具備上述3種結合力,粘結強度就高;被噴補面為爐殼與冷卻壁、冷卻板等時,不具備後兩種結合力,粘結強度就小。如果在爐殼與冷卻設備上焊上鉚固板、鉚固釘,對噴補料有固定和支撐作用,粘結強度也會相應的增大。若高爐壁面上還有部分殘餘爐襯,則也會起到同樣的作用。
噴補技術優點
縮短檢修工期
耐火噴補料代替石棉水渣可減去人工填料的負擔，降低維修工人的勞動強度，提高施工機械化，因而縮短了檢修工期。
節約耐火材料
用噴補可保存原有的磚襯部分，不必全部將砌體拆除，故可以節省耐火材料。由於施工期縮短，噴補料的原料資源廣泛，故可降低檢修費用。
噴補料具有良好的抗氧化性，良好的抗剝落性和良好的抗鹼性噴補後的爐襯整體性強，能回復原有爐型，也能滿足高爐冶煉的要求。
使用壽命較長
噴補料比石棉水渣填料的容量大，隔熱性能好，因而延長了爐身的使用壽命。
提高經濟效益
噴補前，爐身上部受到侵蝕，爐料易在此部位形成混合層，邊沿氣流不穩，4點頂溫分散較大，壓量關係波動，焦炭負荷加減頻繁。噴補後的爐型規整，允許做加重邊沿煤氣調整，焦比和燃料比均有不同程度的下降，降低了生鐵成本。
噴補時勞動人員僅為砌磚時工作量的10%，可節省大量勞動力，縮短補爐時間，提高高爐產量，採用噴補技術有可能完全取消高爐中修，從而使企業的經濟效益顯著提高。
結語
高爐噴補是高爐長壽快速維修的一個重要手段,能有效延長高爐壽命。高爐濕式噴補新技術因其具有獨特的優越性,今後將逐步取代乾噴法和潮噴法,但高爐噴補是涉及工藝、噴補設備和噴補耐火材料的綜合技術,必須是工藝、設備和材料3個方面的共同推進發展,才能使高爐噴補技術得到新的進步。
