炉缸整体浇注技术新突破 创新拓展引领行业新发展
发布时间:
2022-10-31
来源:
作者:
采用第四代塞隆碳氮高强复合材料对高炉炉缸进行整体浇注,根本解决了传统砌筑砖衬的复杂施工、窜气等问题,普遍应用于高炉炉缸检修、新建高炉炉缸设计,大大提高施工效率的同时,降低了修复成本。目前,国内某些高炉检修,炉缸浇注已延伸至炉腹、炉腰等部位。
01 炉缸整体浇注技术的优势
根据高炉各个部位不同的工况环境,各部分受侵蚀的不同原因,高炉内衬材料会有不同程度的溶蚀,一般采用热态修复方式快速修复高炉内衬;而炉缸内衬,则采取短期停炉整体浇注的方式修复。炉缸整体浇注是不定形浇注料应用的典型,其应用环境,甚至比高炉炉身更为复杂,因此对材料和工艺来说,需考虑运行环境温度、机械冲刷、化学侵蚀等因素,一方面靠挂渣保护工作衬,另一方面材料需具备最优良的性能。
炉缸检修通常有两种方案:组合砖砌筑和炉缸整体浇注。前者通常用于新建高炉炉缸设计,后者则常用于中修过程炉缸修复。近几年,新建高炉也普遍采用整体浇注方式设计炉缸内衬,源于以下几个方面:
(1)组合砖砌筑,预制周期长,且需要预砌,加工难度大;
(2)风口组合砖,砖型设计相对复杂,砌筑困难,容易出现砌筑偏差,造成后期开炉窜气;
(3)组合砖材料,并不能形成有效的渣铁粘滞层,上沿砖衬使用寿命较低。
华西炉缸整体浇注(专利号:ZL201610353176.4),采用华西第四代塞隆碳氮高强复合材料,通过支模浇注方式修复炉缸内衬,整体施工周期≤7天,其优势在于:
(1)消除了陶瓷杯两大缝隙(陶瓷砖块之间的缝隙、陶瓷杯与炭砖之间大缝隙),防止水蒸气、碱金属等有害元素侵蚀炭砖,有效保护炭砖;
(2)可将高温急剧温降区留在浇注料内,将炭砖内部的温度降低到800℃以下,降低炭砖内热应力,减少炭砖环裂和脆化层的出现,保持炭砖的导热性能。在高炉长寿的应用中只要高炉炭砖的导热性能持续存在,没有因为环裂和脆化失去导热性,高炉的长寿就是有保障的;
(3)我们采用的炉缸浇注料具有很好的挂渣性,在热面可形成凝滞层,能进一步地保护炉缸炭砖;炉缸浇注半导热的浇注料与炭砖紧密粘结在一起,热量可以通过高导热的炭砖传到冷却壁,可将浇注层的温度降至1150℃以下,从而形成铁-碳凝固层,保护浇注料,进而浇注料保护炭砖的复合渣皮机制。
02 第四代塞隆碳氮高强复合浇注料
(1)利用金属(Si/Al)的延展性实现塑性成型,利用高炉内的氮化及还原气氛实现使用中原位合成高温增强相(Si3N4/SiAlON),与非氧化物基材形成完美的镶嵌结构,同时实现:
◆优异的抗化学侵蚀性能
◆使用过程中具有自修复功能
◆良好的抗热震性能
(2)以金属-非氧化物复合材料体系为基底,通过非氧化物表面改性,采用溶胶凝胶成型工艺实现:
◆良好的流动性
◆快速干燥性能
◆干燥后的整体稳定性
华西科技第四代塞隆碳氮高强复合浇注料,解决了传统结合剂结合浇注料的缺陷。具有优异的耐磨性能,良好的化学稳定性,抗折强度更高,导热性能更好,同时具备优质的造渣能力。
03 炉缸整体浇注过程及效果
1、对炉缸侧壁局部侵蚀的炭砖进行支模浇注修复;
2、炉底找平,搭设浇注用跳板,进行浇注炉底杯垫 ;
3、炉缸侧壁搭建模板,泵送浇注;
4、铁口区使用1500mm高的模板进行加厚浇注;
5、浇注结束养护8小时后进行脱模;
6、依据提供的烘炉方案进行烘炉。
04 炉缸浇注风口膨胀问题
风口带整体浇注技术最初应用于高炉快速检修,开炉以后出现窜气或者无法“退中套”的问题,这是浇注过程未妥善处理材料膨胀的原因。这两种情况,分别来源于:
(1)中套与浇注料之间不留膨胀缝,则会出现浇注体膨胀“顶风套”的问题,风套上翘,造成“退套”过程困难,再安装后又会出现窜气;
(2)中套与浇注料之间设置膨胀缝,若膨胀缝设置方式不合适,则会出现开炉以后风口带窜气问题,这种情况为最常见问题。
针对以上问题,常见的解决方案是:采用石棉绳缠绕风口中套、或者采用陶瓷纤维毯包裹风口中套等方式抵消浇注体膨胀,再采用中套顶端堵料+冷面压浆的办法,解决风口带窜气问题。而前文所说,材料自身具有金属相吸收膨胀,因此风口带浇注技术已较为成熟,目前已经彻底解决材料膨胀带来的各种问题。
05 应用拓展
华西炉缸整体浇注技术的应用,近几年普遍应用于各大中小高炉检修。检修周期较短,采用这种短平快的检修方式,高效且长寿。以下列举两种拓展应用:
1、华西冷却壁热面浇注技术(专利号:ZL201811449733.8)
华西独创新型冷却壁热面浇注技术有两种施工方式,一种在炉外支模浇注,另一种是在炉内搭架支模浇注,结合现场实际情况决定采用炉外浇注方式。
冷却壁热面浇注技术,发挥金属材料和非金属材料各自优势,具有性能优异,易挂渣皮,现场安装使用方便,对于冷却壁的热面能够很好地形成渣皮,提高对冷却壁的保护性能,根本上解决冷却系统容易漏水破损的问题,大幅提高冷却壁的使用寿命,实现高炉的高效安全稳定运行。
2、华西一体化全炉浇注技术(专利号:ZL2020109906820)是新型长寿高炉炉缸整体浇注技术,根据高炉各个部位不同的侵蚀机理,使用了多种碳氮复合浇注材料。整体浇注成型,无缝对接,防止穿铁耐腐蚀性好,炉缸浇注层与环形炭砖接触,导热性特高。是高炉长寿炼铁技术发展水平的标志之一,是智能造衬、节能降耗造衬最为快捷有效的方法。
06 结论
华西科技炉缸整体浇注技术,已普遍应用于高炉检修及新建高炉设计。本文简单介绍过程和利弊,简述为以下结论:
(1)炉缸整体浇注,根本解决了传统砌筑砖衬的复杂施工、缝隙等问题;
(2)华西第四代塞隆碳氮高强复合材料,经过不断研发改进,更适合炉缸运行环境,更长寿;
(3)新建高炉炉衬设计,经过综合对比,越来越多选用整体浇注方式造衬;
(4)高炉一体化全炉浇注的应用,更能有效提高高炉内衬运行寿命,有利于高炉高效、安全运行。