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一體化全爐澆注技術(shù)為何迅速成為高爐大中修的方案？

發(fā)布時間：

2022-11-30

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　　序言

　　一體化全爐澆注技術(shù)(專利號：ZL2020109906820)是河南華西科技集團自主研發(fā)的新型專利技術(shù)，其關(guān)鍵優(yōu)勢在于針對高爐各個部位受侵蝕的原因，有針對性地研發(fā)出各部位結(jié)構(gòu)耐材。建立三個新材料體系及新工藝理論，采用的材料要求塑性成形，反應(yīng)增強，材料要求嚴苛。改變傳統(tǒng)施工工藝，一次澆注成型，整個高爐內(nèi)襯自下而上形成一個完整的整體。該技術(shù)已成功應(yīng)用于國內(nèi)多項大型高爐項目。一體化全爐澆注技術(shù)為何迅速成為高爐大中修的選擇?原因可以從以下四點反映說明。

　　01 一體化全爐澆注技術(shù)的提出

　　隨著產(chǎn)能限制和環(huán)境保護政策影響，造成國內(nèi)高爐停開爐頻繁，高爐的安全及爐襯壽命也承受著考驗。高爐作為一個密閉高溫高壓的“黑匣子”，內(nèi)部發(fā)生著復(fù)雜多變的物理化學(xué)變化，高爐爐缸的侵蝕不可避免，進一步推動了高爐的大中修進程。

　　傳統(tǒng)的高爐大修是使用組合磚將爐缸重新砌筑，冷卻壁局部或整體進行更換，爐身局部采用耐材進行噴補。這樣的維修弊病也是明顯，大量消耗人力、物力，分段分部位維修造成爐身爐型和設(shè)計爐型差異大，“竄氣”的通病更是讓鋼鐵企業(yè)一直頭疼不已。而且在物料的準備及生產(chǎn)等環(huán)節(jié)也產(chǎn)生了一定的重復(fù)性，造成資源浪費及環(huán)境污染。

　　華西華西科技集團專注高爐耐材維修64年，服務(wù)高爐項目超3000座次，經(jīng)過多年的研發(fā)創(chuàng)新和技術(shù)累積，結(jié)合華西材料的獨特性和優(yōu)越性，自出研發(fā)提出國際的一體化全爐澆注技術(shù)。華西一體化全爐澆注技術(shù)的成功應(yīng)用，使得高爐內(nèi)襯可以接近于設(shè)計爐型，從根源上去除“竄氣”問題，從而提升高爐利用系數(shù)，降低焦比，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外的大中小型高爐。

　　02 材料技術(shù)優(yōu)勢

　　華西科技與北科大1998年開始研究高爐內(nèi)襯耐火材料，建立三個新材料體系及新工藝理論：

　　金屬-非氧化物復(fù)合材料體系(金屬塑性相工藝理論);

　　氧化物-非氧化物復(fù)合材料體系(過渡塑性相工藝理論);

　　金屬-氧化物-非氧化物復(fù)合材料體系;

　　(1)利用金屬(Si/Al)的延展性實現(xiàn)塑性成型，利用高爐內(nèi)的氮化及還原氣氛實現(xiàn)使用中原位合成高溫增強相(Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)：優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能;使用過程中具有自修復(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，通過非氧化物表面改性，采用溶膠凝膠成型工藝實現(xiàn)：良好的流動性;快速干燥性能;干燥后的整體穩(wěn)定性。

　　華西科技通過近30年的持續(xù)研發(fā)和創(chuàng)新，研發(fā)出高耐磨耐沖刷復(fù)合材料、鐵口抗侵蝕復(fù)合材料、高韌性賽隆復(fù)合材料、賽隆碳氮高強復(fù)合材料。在國內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)得到成功應(yīng)用，填補了行業(yè)內(nèi)的多項空白，為鋼鐵行業(yè)做出了貢獻!

　　03 一體化全爐澆注耐材結(jié)構(gòu)配置

　　爐底部位采用HX-LD自流澆注料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陶瓷杯墊，能夠?qū)⒂行У钟F水侵蝕，能夠穩(wěn)定的維持爐底的熱平衡。

　　爐缸部位采用HX-LG高韌性氮復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陶瓷杯磚，消除了傳統(tǒng)陶瓷杯與炭磚之間的填充層，減少了熱阻層，使?jié)沧⒌臓t缸整體傳熱效率得到保證。

　　鐵口區(qū)域采用HXRJ-TK耐磨抗沖刷澆注料替代鐵口高鋁磚，更大限度提高鐵口襯體材料的強度和致密度，抵抗鐵水環(huán)流的沖刷，增大抗渣鐵侵蝕能力。

　　風(fēng)口區(qū)域?qū)儆诟邷貐^(qū)采用HXRJ-FK抗侵蝕澆注料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風(fēng)口組合磚，快速形成渣皮，延長風(fēng)口區(qū)耐材使用壽命。

　　爐腹?fàn)t腰部位冷卻壁熱面澆注采用HXNM-TICTC高強復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Si4N3-SiC鑲磚，韌性大，強度高，耐渣鐵侵蝕、抗堿性侵蝕。

　　爐身中上部冷卻壁熱面澆注采用HXNM-GL塞隆復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的浸磷酸黏土磚，具有耐磨、強度高，韌性好，耐機械磨損、抗熱震。

　　整個全爐澆注過程采用在爐內(nèi)進行搭設(shè)腳架，支模，逐層泵送自流澆注，一次澆注成型，整個高爐內(nèi)襯自下而上形成一個完整的整體，全爐澆注完成后依據(jù)烘爐曲線進行烘爐，以保證材料的強度等性能能夠完全實現(xiàn)。

　　04 一體化全爐澆注技術(shù)高爐應(yīng)用案例

　　近年來，華西一體化全爐澆注技術(shù)越來越多地成功應(yīng)用于大中型高爐的維修項目。截至目前，澆注修復(fù)已達13座，市場占比92.86%。以安鋼1#2280m³高爐全爐澆注項目為例展開敘述：

　　安鋼1#高爐由于環(huán)保管控原因頻繁停開爐，部分未更換的冷卻壁陸續(xù)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，嚴重制約了高爐安全生產(chǎn)，考慮生產(chǎn)穩(wěn)定性，2020年2月份開始對該高爐進行中修(高爐的鐵口、風(fēng)口區(qū)域澆注和高爐本體冷卻壁全澆注工程項目)。

　　由于做出搶修決定的時間倉促 ,受搶修工期及冷卻壁、鑲磚等備件耐材制造周期較長等因素的影響,通過和相關(guān)設(shè)計院、高校、兄弟鋼鐵企業(yè)等單位進行技術(shù)交流和探討,決定不再采用冷卻壁鑲磚的傳統(tǒng)工藝,直接采用一體化的全爐澆注技術(shù)進行施工。1#鐵口區(qū)炭磚侵蝕較嚴重，完整炭磚最薄處僅98mm。從損壞的形式來看，多是漏水以后產(chǎn)生的炭磚疏松層和插氧槍時氧氣燒出的孔洞。

　　風(fēng)口區(qū)域的組合磚膨脹系數(shù)大，且兩條接觸縫的處理難度大，并且其耐熱震能力差，容易因應(yīng)力裂紋而產(chǎn)生局部破損，另一方面，該高爐部分舊冷卻壁漏水，風(fēng)口及冷卻壁的漏水部分流到冷面，遇溫度升高時會產(chǎn)生蒸氣，造成雙重危害。

　　生產(chǎn)過程中部分冷卻壁出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，停爐后對漏水的冷卻壁進行更換，拆除更換5-7段銅冷卻壁94塊，拆除更換8-14段鑄鐵冷卻壁191塊。

　　1號高爐于2020年4月15日19：58點火開爐，爐況恢復(fù)過程比較順利，壓量關(guān)系平穩(wěn)，下料順暢，22日高爐順利達產(chǎn)。24日高爐負荷加到4.51，5月5日高爐負荷加到4.7，高爐日產(chǎn)達到5000噸以上。

　　根據(jù)最新跟蹤的數(shù)據(jù)，該高爐產(chǎn)量較去年提高了15%-25%，焦炭負荷較去年提高了25%，高爐爐況4月開爐至今順行狀態(tài)始終較好，冷卻壁壁體溫度穩(wěn)定均勻，爐內(nèi)氣流順暢，爐型規(guī)則可控。

　　05 總結(jié)

　　華西一體化全爐澆注技術(shù)已迅速成為高爐大中修的選擇，標志著高爐內(nèi)襯發(fā)展史進入到又一次技術(shù)革命。以施工工期優(yōu)勢、整體承包優(yōu)勢、服務(wù)品質(zhì)優(yōu)勢贏得了市場的認可及國內(nèi)外客戶的一致好評。