高爐爐缸整體澆注技術，相較於傳統的砌磚襯，是真正意義上的“杯”結jie構gou


，起qi到dao良liang好hao的de隔ge離li和he隔ge熱re的de作zuo用yong，實shi踐jian證zheng明ming，該gai技ji術shu更geng有you助zhu於yu高gao爐lu長chang壽shou。而er其qi所suo涉she及ji的de澆jiao注zhu料liao設she計ji和he新xin澆jiao注zhu襯chen的de結jie構gou設she計ji，是shi整zheng體ti澆jiao注zhu技ji術shu的de關guan鍵jian。

　　高爐爐缸整體澆注優勢明顯

　　現xian代dai高gao爐lu大da修xiu，陶tao瓷ci杯bei一yi般ban為wei砌qi磚zhuan或huo澆jiao注zhu體ti構gou造zao。運yun行xing幾ji年nian以yi後hou，為wei改gai善shan氣qi流liu分fen布bu或huo降jiang低di燃ran料liao比bi，鐵tie廠chang會hui短duan期qi停ting爐lu，做zuo內nei襯chen及ji風feng口kou帶dai修xiu複fu，不bu處chu理li陶tao瓷ci杯bei而er開kai爐lu複fu產chan。這zhe種zhong不bu放fang殘can鐵tie短duan期qi修xiu複fu的de方fang式shi
，在zai開kai爐lu以yi後hou，會hui遇yu到dao以yi下xia常chang見jian問wen：

　　首先，爐缸降溫後，澆注體出現裂紋


、或磚襯縫隙變大
，不加處理，則開爐後會有滲鐵風險
；

　　第二，爐底死鐵層凝固過程，與周圈耐材脫離，夾入雜物，開爐初期熱膨脹作用
，傳遞至爐殼，造成爐殼開裂

；

　　第三，碳磚與冷卻壁之間搗打層
、冷卻壁與爐殼之間填充層
，出現一定疏鬆，造成“間隙隔熱”和竄氣。

　　陶tao瓷ci杯bei構gou造zao是shi以yi上shang所suo提ti問wen題ti的de核he心xin。停ting爐lu檢jian修xiu
，處chu理li爐lu缸gang渣zha料liao過guo程cheng，若ruo陶tao瓷ci杯bei表biao麵mian覆fu蓋gai均jun勻yun的de粘zhan滯zhi渣zha層ceng
，則ze避bi免mian了le開kai爐lu滲shen鐵tie的de風feng險xian
，且qie烘hong爐lu過guo程cheng
，粘zhan滯zhi層ceng的de保bao護hu，能neng有you效xiao分fen布bu爐lu缸gang陶tao瓷ci杯bei應ying力li，提ti高gao開kai爐lu效xiao率lv。磚zhuan陶tao瓷ci杯bei容rong易yi出chu現xian滲shen鐵tie而er逐zhu步bu瓦wa解jie的de情qing況kuang
，且qie導dao熱re係xi數shu較jiao低di，無wu法fa形xing成cheng有you效xiao的de粘zhan滯zhi層ceng保bao護hu陶tao瓷ci杯bei；一般情況下，砌築陶瓷杯

，開爐前會在工作層表麵砌築黏土磚作為保護
，而這種檢修方式在不放殘鐵的高爐上無法實現。

　　爐缸整體澆注技術具有下列優勢：

　　爐缸整體澆注技術，如圖1所示的工藝流程
，其主要特點有：修複方式簡單快捷；澆注體整體性強
、助於爐缸長壽。近幾年，最初整體澆注高爐的良好使用效果，改善了人們對該技術的認知；而且，其滿足了當代高爐快速檢修節奏要求。使用越來越普遍
、發展前景廣闊。具體說
，爐缸整體澆注優勢有以下幾點：

　　圖1 陶瓷杯整體澆注示意

　　一是陶瓷杯澆注材料：高致密、高強度


、優良的抗鐵水熔蝕、抗渣侵蝕及抗堿侵蝕性能
，同時其導熱係數適中，配合碳磚構成穩定的傳熱模型，更有利於爐缸渣鐵粘滯層形成；

　　二是對新砌碳磚的高爐，陶瓷杯整體澆注設計合理，對鐵口區和象腳區重點考慮
，使得澆注體無薄弱點；

　　三是對中修高爐，能最大程度的保留殘餘合格碳磚、風口組合磚
、鐵口組合磚
，大大降低了爐缸清理難度，降低綜合成本、人工成本；

　　四是陶瓷杯整體澆注設計：符合薄壁爐缸理論，將1150℃凝鐵等溫線設置於陶瓷杯中，有效保護碳磚、隔離鐵水，並能有效保存熱量，節能降耗。

　　爐缸澆注材料特點鮮明

　　首先
，爐缸澆注材料具有下列抗侵蝕性能：

　　爐lu缸gang澆jiao注zhu料liao，係xi矽gui溶rong膠jiao結jie合he材cai料liao，由you剛gang玉yu與yu碳tan化hua矽gui按an合he適shi的de比bi例li組zu成cheng，是shi傳chuan統tong剛gang玉yu莫mo來lai石shi質zhi材cai料liao的de改gai革ge。為wei提ti高gao材cai料liao抗kang侵qin蝕shi能neng力li，前qian期qi做zuo了le大da量liang試shi驗yan，通tong過guo調tiao整zheng骨gu料liao和he微wei粉fen比bi例li、結合劑匹配度等，形成目前效果較理想的材料體係。采用兩種方式分別驗證材料抗渣侵蝕和抗鐵侵蝕性能
，分別如下：

　　一是材料抗渣侵蝕性能。圖2為澆注料抗渣鐵侵蝕試驗結果
，渣鐵混合物於1500℃條件下在澆注料所製成的坩堝裏麵浸泡7tianhou
，fenxihengzongpoumian
，guanchashikuaibeijinrunqingkuang。keyihenqingchukandao
，jiaozhuliaoyuzhatiejiemianqingxifenli
，qiewurenhewulihehuaxuefanyingqingkuang。gaicailiaoyongyufengkoudaizhengtijiaozhu，gaoluyunxingguocheng，nengzaijiaozhutibiaomianxingchengwendingdezhatiezhanzhicengzuoweibaohu
，yincicailiaojubeijinengkangzhatieqinshiyounengliyongzhatiexingchengbaohudetedian。

　　圖2 渣鐵浸泡與材料內試驗結果

　　二是材料抗鐵侵蝕性能。如圖3所示，按照國家檢測標準要求，將兩種爐缸澆注料試塊（RLG-SC屬替代碳磚用的高導熱澆注料、RLG-SA屬陶瓷杯澆注料）做成標準試塊且在鐵水中可旋轉
，形成對流。在1500℃條件下旋轉3個小時，材料冷卻後觀察表麵浸潤情況和增重情況。檢測數據如表1所示

，相較於定形磚，爐缸澆注料顯示出極好的抗鐵侵蝕效果。

　　圖3 兩種澆注材料浸泡於鐵水內試驗結果

　　表1 材料浸潤後增重情況

　　從(cong)上(shang)麵(mian)兩(liang)個(ge)試(shi)驗(yan)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，剛(gang)玉(yu)碳(tan)化(hua)矽(gui)體(ti)係(xi)材(cai)料(liao)，在(zai)匹(pi)配(pei)合(he)理(li)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，在(zai)高(gao)溫(wen)狀(zhuang)態(tai)下(xia)不(bu)與(yu)渣(zha)鐵(tie)發(fa)生(sheng)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)
，因(yin)此(ci)單(dan)從(cong)化(hua)學(xue)侵(qin)蝕(shi)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)，澆(jiao)注(zhu)體(ti)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)損(sun)壞(huai)。矽(gui)溶(rong)膠(jiao)結(jie)合(he)材(cai)料(liao)
，高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)優(you)於(yu)傳(chuan)統(tong)低(di)水(shui)泥(ni)澆(jiao)注(zhu)料(liao)，材(cai)料(liao)燒(shao)結(jie)後(hou)形(xing)成(cheng)高(gao)強(qiang)的(de)矽(gui)-氧化學鍵，保障了其高溫強度
，且液相極少。

　　爐缸澆注結構:從“厚”到“薄”，認知轉變

　　爐缸整體澆注設計

，摒棄掉傳統的砌築陶瓷杯磚縫，形成真正的“杯”結構
，從而使得鐵水無縫可入。更重要的是

，從爐缸傳熱模型來看，更加優化和合理。人們對爐缸結構設計的認知
，是從“厚”到“薄”dezhuanbianguocheng。guoqulugangtanzhuanhetaocibeizhuanqizhuhenhou，chuanreshouzu
，zaochengtaocibeishiyongshouminghendi。jinxienian，bobiluganglilunchedigaibianlezhexiechuantongsiwei
，renmencaiyishidaochuanremoxingdezhongyaoxing，yijiqililuntedian。

　　如何認識凝鐵等溫線
？

　　凝鐵等溫線，即1150℃鐵水固液兩相的界線。界線以內的陶瓷杯“泡”在鐵水環境內，更容易受到侵蝕

；而鐵水外側的耐材，受到保護。如果1150℃等溫線持續外移
，就說明耐材被持續侵蝕。圖4是對爐缸整體澆注所做的數值模擬

，陶瓷杯側壁澆注僅280mm、爐底陶瓷墊澆注厚度600mm，而陶瓷杯材料導熱係數可達到6W/K·m，比剛玉莫來石磚高3bei。zhezhongyouxiaodechuanre，kezaijiaozhutibiaomianxingchengwendingdezhanzhibaohuceng，yincikejiangningtiedengwenxianneituizhijiaozhutibiaomian，congerchangjiudebaohutaocibeibushoutieshuiqinshi，zheyeshibobilugangdelilunyiju。

　　圖4爐缸傳熱模型和凝鐵等溫線分布

　　利舊碳磚結構有何特點？為何要利舊碳磚？

　　對一個中修的高爐來說，一般情況下高爐運行不超過10年，陶瓷杯雖侵蝕殆盡，但碳磚仍保存一部分。而這部分碳磚，實際已經自我形成穩定的傳熱模型

，因此也會呈現側壁殘存較厚、象腳區殘存薄
、爐底呈“鍋底狀”等特點。因此，爐缸澆注技術
，在前期設計方案過程，將這種情況充分考慮
，停爐清理過程
，將這些“有效”的碳磚，盡可能完整保留，然後再整體澆注陶瓷杯
，即“利舊碳磚”。圖5是爐缸澆注前環碳保護性清理效果。一般情況下，運行不超過5年的高爐，碳磚利舊率可達到70%以上
；而運行10年左右的高爐，碳磚利舊率可達50%以上。

　　圖5 環碳保護性清理效果

　　利舊碳磚需解決以下問題

　　“利舊”碳磚整體澆注高爐爐缸，替代了傳統的重砌築模式，通過大量的澆注實踐
，在高爐運行跟蹤過程，需要解決的問題
，通常有以下幾點：

　　一是舊碳磚與冷卻壁之間的搗打層鬆動，出現間隙隔熱；

　　二是短時間的烘烤（一般5天左右）即開爐運行，鐵口部位因“潮氣”噴濺

；

　　三是冷卻壁壁後壓漿封堵不利
，出現竄氣現象。

　　以上所遇到的問題，可在高爐運行過程
，通過專業且精確的“診斷”hexinjishuyingyongjiejue，zheyeshibudingxingnaicaijishudemeilisuozai。qizhongdaodacengsongdong，ketongguolengquebiremianyajiangtianchong
，zheshiduigaoluzhongxiuyunxinghouzuixiantichudezhuanyehuajianyi；鐵口噴濺源於烘烤過程控製不利
，通過烘爐導管的合理安裝
、烘烤過程鐵口通道的合理處置以及壓漿孔的合理分布解決

；而爐殼與冷卻壁之間竄氣
，則可使用新型的液體壓漿料封堵。

　　要關注爐缸澆注工藝流程和後期跟蹤

　　爐缸澆注工藝流程如下：

　　以yi上shang介jie紹shao爐lu缸gang澆jiao注zhu材cai料liao特te點dian和he結jie構gou設she計ji特te點dian，其qi具ju備bei很hen深shen的de理li論lun支zhi撐cheng。從cong施shi工gong現xian場chang來lai看kan
，將jiang好hao的de材cai料liao和he設she計ji理li念nian還hai原yuan至zhi現xian場chang，也ye是shi至zhi關guan重zhong要yao的de一yi環huan。爐lu缸gang澆jiao注zhu過guo程cheng，即ji是shi清qing理li→澆注→支模→澆注→拆模的過程
，如圖6-7所示。

　　圖6 爐缸澆注與支模過程

　　考kao慮lv到dao象xiang腳jiao區qu保bao護hu
，會hui根gen據ju各ge高gao爐lu象xiang腳jiao區qu侵qin蝕shi情qing況kuang，采cai用yong不bu同tong的de處chu理li方fang式shi。爐lu缸gang澆jiao注zhu料liao體ti密mi較jiao大da，液ye態tai材cai料liao靜jing壓ya力li較jiao大da，因yin此ci一yi般ban采cai用yong分fen段duan澆jiao注zhu的de方fang式shi澆jiao注zhu陶tao瓷ci杯bei壁bi
，由you爐lu底di分fen段duan澆jiao注zhu至zhi風feng口kou帶dai。爐lu缸gang澆jiao注zhu過guo程cheng
，另ling一yi個ge關guan鍵jian點dian是shi澆jiao注zhu體ti膨peng脹zhang的de匹pi配pei和he膨peng脹zhang空kong間jian的de預yu設she。陶tao瓷ci墊dian澆jiao注zhu過guo程cheng，周zhou圈quan設she置zhi膨peng脹zhang縫feng；風口帶澆注過程
，中套預留膨脹空間和風套檢修空間；材料本身高溫下形成的塑形象，可有效吸收澆注體膨脹。

　　圖7拆模過程和整體澆注效果

　　爐缸澆注後期跟蹤。

　　首先
，構建侵蝕模型與應用跟蹤。

　　根據高爐前期清理效果，繪製碳磚保存情況，形成侵蝕模型，便於後期運行跟蹤。現代高爐
，采用爐缸澆注檢修以後
，會在爐底、爐缸側壁、鐵tie口kou等deng區qu域yu環huan形xing分fen布bu熱re電dian偶ou，通tong過guo後hou期qi數shu據ju采cai集ji並bing分fen析xi
，來lai指zhi導dao高gao爐lu生sheng產chan


，因yin此ci能neng保bao障zhang高gao爐lu更geng安an全quan可ke靠kao。這zhe要yao求qiu爐lu缸gang澆jiao注zhu過guo程cheng，設she計ji出chu更geng合he理li的de侵qin蝕shi模mo型xing，包bao括kuo二er維wei數shu據ju顯xian示shi和he三san維wei動dong態tai演yan示shi
，如ru圖tu8所示。高爐一旦出現局部溫度高或者冷卻壁熱流量急劇變化的情況
，可快速做出應對。

　　圖8 中修高爐侵蝕模型

　　實踐是檢驗真理的標準

　　國內某鋼鐵公司1260m³高爐
，2018年停爐大修
，采用碳磚保護性拆除，爐缸整體澆注（未澆注爐底陶瓷墊）的快速修複方式
，方案如圖8所示，爐缸采用薄壁內襯。由於側壁碳磚侵蝕嚴重，相較於前期砌築設計尺寸

，爐缸直徑擴大1000mm，爐缸容積擴大55m³
，側壁澆築厚度320mm，象腳區斜段加厚

，爐底陶瓷墊保存完好
，未澆注。運行至2021年4月產能置換停爐大修，爐缸清理後

，材料侵蝕情況對比下右圖所示。澆注體殘存情況為：

　　一是風口帶澆注料基本上未受到嚴重的侵蝕，剩餘澆注料較厚，在500mm左右，且強度較高，風口帶上沿磚襯殘存率20%，下沿殘存率80%
；

　　二是高爐在運行兩年半的過程中，爐缸澆注料除泥包和1#鐵口下方高溫點侵蝕外，其他區域基本上侵蝕深度在40mm左右


，側壁殘存率90%

，且有部分區域象腳區斜台還存在
，殘存率80%
，如圖9所示
；

　　三是爐缸料與高導熱料接觸麵緊密，無縫隙，在高爐運行過程中，兩者的接觸麵相互滲透，形成一個整體。

　　圖9爐缸澆注方案與侵蝕殘磚對比

　　本文基於對爐缸澆注技術的大量試驗和實踐驗證，盡可能用量化的角度闡述該技術特點及其應用效果，此處總結以下幾個結論：

　　首先，相較於傳統砌築陶瓷杯的局限性
，爐缸整體澆注技術，滿足了高爐快速修複、長壽應用的要求
；

　　其次，爐缸澆注材料更進一步改進，具有更好的抗侵蝕能力
、熱傳導能力，可形成更穩定的傳熱模型，且結構設計更加合理
，更有助於高爐長壽
；

　　第三
，實踐證明，高爐爐缸整體澆注技術配合後期科學的跟蹤措施
，更能確保高爐安全、合理、可控、順行。（孫賽陽）