本文介紹了煉鐵用耐火材料技術(shù)的最新發(fā)展：1、一種預(yù)掛渣皮的新型水冷壁。2、高爐內(nèi)襯遙控噴注造襯。3、單鐵口高爐儲(chǔ)鐵試鐵溝及其噴注維修。4、鐵口修補(bǔ)用納米SiO2結(jié)合澆注料。5、爐缸整體泵送澆維修技術(shù)。
?????? 1、一種預(yù)掛渣皮的新型水冷壁
　　新高爐必須砲筑耐火磚或澆注料來保護(hù)冷卻壁。耐火材料內(nèi)襯也同時(shí)起到隔熱保溫對作用，減少能量損失。但高爐經(jīng)過一兩年使用后，耐火內(nèi)襯一定會(huì)被侵蝕或磨損掉，只剩下裸露的冷卻壁直接與高溫爐渣接觸，造成焦炭消耗增加，冷卻壁也存在安全隱患。實(shí)際上，沒了耐火材料后，爐渣會(huì)冷卻粘附到冷卻壁上，并充當(dāng)隔熱和保護(hù)層。但由于渣與金屬的熱膨脹系數(shù)差異極大，渣層會(huì)經(jīng)常脫落，無法期望渣層作為穩(wěn)定的保護(hù)和隔熱層。為解決上述問題，研發(fā)了一種鋼纖維含量很高的金屬陶瓷材料作為冷卻壁的內(nèi)襯，固定在冷卻壁的燕尾槽上，作為一種永久層起到保護(hù)和隔熱作用。
??? 1.1 金屬陶瓷內(nèi)襯特性
　　金屬陶瓷RCL含有大約40%重量分?jǐn)?shù)的耐熱鋼纖維（體積分?jǐn)?shù)可達(dá)20%)。這和一般的纖維含量大約3%以內(nèi)的鋼纖維增強(qiáng)澆注料完全不同?？梢悦黠@的看出，傳統(tǒng)材料表現(xiàn)為脆斷，而RCL則表現(xiàn)出類似于金屬材料的極高的韌性。其抗壓強(qiáng)度達(dá)到150MPa，抗折強(qiáng)度則高達(dá)75MPa。如此高的折壓比才是RCL韌性的關(guān)鍵。由于含有高配比的鋼纖維，RCL同時(shí)具有極高的導(dǎo)熱系數(shù)。
　　1.2 應(yīng)用展望
　　冷卻壁耐火材料的破壞主要是在燕尾槽部位的脆性斷裂。采用RCL可望根本解決此問題。由于RCL導(dǎo)熱系數(shù)極高，這保證了冷卻壁燕尾槽部位的耐火材料所處溫度與冷卻壁一樣低溫，從而保證耐火材料保持高抗折特性。這意味著RCL在使用期間將不會(huì)從燕尾槽出斷裂，并長期保持存在與冷卻壁表面。也許內(nèi)襯表面會(huì)因?yàn)槿墼譅T或磨損，但溫度梯度將使得侵蝕磨損和熔渣凝固粘附達(dá)到一個(gè)平衡。這就保證了冷卻壁始終有一層保護(hù)材料，實(shí)現(xiàn)保溫隔熱和降低焦炭消耗。
　　2、高爐內(nèi)襯遙控濕法噴注技術(shù)
　　經(jīng)多練持續(xù)努力，自主開發(fā)和制造出高爐內(nèi)襯遙控濕法噴注成套設(shè)備。并研發(fā)出一系列配套噴注材料。
　　高爐內(nèi)襯濕法噴注目前已經(jīng)被市場完全接受，并廣發(fā)應(yīng)用于國內(nèi)大小高爐內(nèi)襯的噴注造襯。該技術(shù)應(yīng)是高爐內(nèi)襯維修維護(hù)的首選。
　　3、單鐵口高爐儲(chǔ)鐵試鐵溝及其噴注維修
　　3.1 單鐵口高爐儲(chǔ)鐵試鐵溝
　　于2008年10月首先開始單鐵口高爐旱溝改儲(chǔ)鐵試鐵溝的實(shí)踐。此項(xiàng)革命性改進(jìn)為單鐵口高爐出鐵場帶來了意想不到的好處。主鐵溝壽命從原來的7~10天延長到60天以上，周期出鐵量從原來的10000噸提高到100000噸以上。原來必須的高強(qiáng)度的經(jīng)常維修不需要了。爐前出鐵場變得干凈了。自此以后，鋼鐵行業(yè)環(huán)境最惡劣的工序小時(shí)了。據(jù)估計(jì)國內(nèi)外至少有400座以上容積在300立方到1260立方的高爐的搗打旱溝都改成了儲(chǔ)鐵試鐵溝，其中做了100多條。
　　數(shù)據(jù)顯示有的儲(chǔ)鐵試鐵溝的壽命周期已經(jīng)達(dá)到個(gè)月以上，通鐵量有的已經(jīng)超過萬噸。
　　仍在持續(xù)改進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)，未來儲(chǔ)鐵試鐵溝壽命可望實(shí)現(xiàn)6個(gè)月的目標(biāo)。該技術(shù)正在進(jìn)一步調(diào)整用于大型高爐的鐵溝的是大幅度提高大高爐鐵溝使用壽命和周期通鐵量。
　　3.2 高爐不休風(fēng)實(shí)現(xiàn)鐵溝噴注修補(bǔ)
　　不休風(fēng)噴注修補(bǔ)鐵溝是2010年開始的。當(dāng)時(shí)有一條鐵溝套澆后已經(jīng)使用55天，需要高爐休風(fēng)8~12小時(shí)以便實(shí)施一
次套澆修補(bǔ)。但用戶不希望休風(fēng)耽誤生產(chǎn)。所以在過去工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上組織了對主溝的不休風(fēng)噴注修補(bǔ)。堵上炮泥到下次開口的時(shí)間間隔是45分鐘，這意味著清渣作業(yè)與噴注維修的全部工作必須在此期間完成。實(shí)踐的結(jié)果很成功。首次噴注使用了5噸料,使用壽命達(dá)到了25天。
　　不休風(fēng)噴注維修現(xiàn)在已經(jīng)是承包的鐵溝的基本維護(hù)方式。一次噴注的平均使用壽命一般為30天。可以持續(xù)使用此法正常維修維護(hù)鐵溝。噴注維修可在溝幫厚度被侵蝕掉一半時(shí)進(jìn)行。由于噴注修補(bǔ)不需要使用模具，是需要用壓縮空氣出掃溝幫表面清渣，因此相比于套澆維修操作，噴注修補(bǔ)更加輕松。同時(shí)，無論溝幫參與厚度還剩多少，因?yàn)椴淮嬖趥鹘y(tǒng)的鉤機(jī)清渣對溝幫的損壞，無隱性裂紋裂縫存在，因此殘余溝幫可視為永久層。
　　4、鐵口維修用納米SiO2結(jié)合澆注料
　　4.1 材料特性及其應(yīng)用
　　很多高爐的鐵口經(jīng)過幾年使用以后都會(huì)出現(xiàn)鐵口直徑變大和鐵口深度變淺的問題。傳統(tǒng)的維護(hù)方式是用泥炮壓入超量的炮泥。這必然導(dǎo)致炮泥消耗量的增加，也不能根本解決問題。也有用磷酸鹽澆注料來恢復(fù)鐵口直徑和泥包的，但結(jié)果沒有理想的。高鋁水泥結(jié)合剛玉澆注料也被普遍用于鐵口修復(fù)，但使用效果都不能令人滿意。
??? 納米SiO2結(jié)合澆注料是專門開發(fā)用于鐵口維修的。采用剛玉和碳化硅原料，采用SiO2溶膠結(jié)合。該澆注料為熱硬性材料，并可快速烘烤而無爆炸危險(xiǎn)。即使在高溫環(huán)境施工澆注并迅速干燥后，該材料也能保持高強(qiáng)度和可靠的抗侵燭性能。
　　納米SiO2結(jié)合澆注料已用于多座高爐的鐵口直徑與深度修復(fù)。2010年10月28日，某高爐休風(fēng)實(shí)施鐵口維修。先清理鐵口內(nèi)的渣鐵，然后用現(xiàn)場攪拌的納米SiO2結(jié)合澆注料進(jìn)行澆注。用一根鋼管作為除鐵口模具。維修使用了噸多澆注料。由于鐵口周邊溫度很高，材料硬化速度很快。沒有刻意烘烤，鐵口在澆注結(jié)束一小時(shí)后投入使用。至2011年8月30日更換鐵口泥套護(hù)板時(shí)發(fā)現(xiàn)，鐵口內(nèi)修補(bǔ)的材料依然保持良好強(qiáng)度，沒有粉化開裂現(xiàn)象，僅在鐵口上方及局部有少量蝕損，略有點(diǎn)狀煤氣火出現(xiàn)。用炮泥簡單修補(bǔ)后繼續(xù)使用。至此，該料已連續(xù)使用達(dá)九個(gè)多月。而該公司原來使用的鐵口維修材料只能使用1~2個(gè)月。
　　4.2 繼續(xù)研發(fā)方向
　　該納米結(jié)合鐵口專用修補(bǔ)料的施工，仍存在支模、現(xiàn)場攪拌及拆模等操作，施工勞動(dòng)強(qiáng)度依然較大。為進(jìn)一
　　步解決施工強(qiáng)度問題，公司正在研發(fā)一種可塑料，可通過泥炮擠人施工。新的鐵口修補(bǔ)用可塑料目前已在某鐵廠進(jìn)行過一次應(yīng)用，并取得了初步成果。
　　但鐵口修補(bǔ)用可塑料并不是最終計(jì)劃目標(biāo)。計(jì)劃在此基礎(chǔ)上，研發(fā)一種完全環(huán)保的泡泥，以徹底解決傳統(tǒng)炮泥因焦油、瀝青及樹脂等所帶來環(huán)境污染及爐前工健康侵害的問題。該白炮泥將不含任何焦油瀝青蒽油類有毒有害組分，稱之為“白炮泥”。該環(huán)保炮泥一旦成功開發(fā)必將帶來一場炮泥革命，對環(huán)保及爐前工的健康意義重大。
　　5、爐缸整體澆注維修技術(shù)
　　隨著現(xiàn)代高爐逐漸大型化和生產(chǎn)的高效化，高爐長壽的重要性日益顯現(xiàn)，高爐能否長壽對于鋼鐵企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序和企業(yè)總體經(jīng)濟(jì)效益影響巨大，因此，已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)的高度重視。廣大煉鐵工作者為了盡量延長高爐壽命，從設(shè)計(jì)、施工、操作和維護(hù)等方面開發(fā)并采用了許多新技術(shù)、新工藝和新材料，取得了顯著的效果，使高爐壽命不斷提高。但近年來高爐相繼發(fā)生了大型高爐爐缸側(cè)壁燒穿的事故，而且國內(nèi)有許多高爐存在開爐不久就出現(xiàn)爐缸側(cè)壁溫度大幅度上升的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著高爐的安全生產(chǎn)和一代爐役壽命，因此爐缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、耐火材料選擇、高爐操作及維護(hù)等方面的已經(jīng)開始引起深入反思。
　　高爐爐缸整體泵送澆注修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)快速重造陶瓷杯的新技術(shù)。其特征在于緊貼爐缸碳磚直接進(jìn)行支模粟送澆注，澆注體與碳磚緊密貼合，爐缸結(jié)構(gòu)更加緊密；不存在傳統(tǒng)砌筑陶瓷杯與碳磚間的填充層，所以避免了因填充層而造成“間隙熱阻”及其他隱患的問題；使?fàn)t缸整體傳熱效率得以有效保證和提高。1150℃鐵水凝固等溫線向爐內(nèi)自然偏移，爐缸內(nèi)形成自生渣鐵保護(hù)層；爐缸長壽得以實(shí)現(xiàn)。
　　該技術(shù)是一套完整系統(tǒng)的解決方案，其中包括材料裝備施工工藝。
　　材料 溶膠結(jié)合剛玉碳化硅質(zhì)泵送澆注料。該材料是專門針對高爐爐缸工藝環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)：以優(yōu)質(zhì)剛玉與碳化硅為主要原料，以納米溶膠為結(jié)合劑；材料不僅具有優(yōu)良的抗渣鐵侵蝕、抗沖刷及快干防爆等應(yīng)用性能（性能指標(biāo)見下表，而且具有優(yōu)異自流粟送的施工性能。
　　裝備采用公司自行研制的連續(xù)攪拌機(jī)與泵送機(jī)集成系統(tǒng)，現(xiàn)場一用一備，可實(shí)現(xiàn)攪拌泵送連續(xù)作業(yè)作業(yè)效率在15t以上。
　　6、結(jié)語
　　以上是公司針對煉鐵系統(tǒng)開發(fā)的幾項(xiàng)最新耐材技術(shù)，有的已推廣應(yīng)用并得到客戶的好評，有的仍在推廣試用中，還有的還正處于研發(fā)改進(jìn)階段。公司相信這些技術(shù)成功開發(fā)和廣泛應(yīng)用，必能為煉鐵行業(yè)降本增效和節(jié)能減排起到積極而重大的作用。