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高爐濕式噴涂技術(shù)研究

文檔作者：初文恩葉俊辜孔良劉兆清文檔來源：上海寶冶建設(shè)工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司			點(diǎn) 擊數(shù)：
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技術(shù)交流
TECHNICAL EXCHANGE
高爐濕式噴涂技術(shù)研究
初文恩葉俊辜孔良劉兆清
(上海寶冶建設(shè)工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司，上海200941>
摘要：本文根據(jù)高爐內(nèi)襯材料的使用條件，結(jié)合濕式噴涂技術(shù)的特點(diǎn)，介紹了高爐濕式噴涂料的研制、濕式噴涂工
藝中的關(guān)鍵因素及其實(shí)際應(yīng)用等。針對(duì)高爐爐襯修復(fù)而言，與一般的砌筑和干式噴涂相比，濕式噴涂技術(shù)具有施工工期
短，施工體質(zhì)量高等特點(diǎn)，能更好地修復(fù)高爐原有的爐型，延長(zhǎng)其使用壽命。
關(guān)鍵字：高爐爐襯濕式噴涂初凝時(shí)聞試噴
中圖分類號(hào)：TGl74文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-3024(2012)03—8卜_03
1前言
上世紀(jì)九十年代末歐美及日本濕法噴涂工藝逐漸成
熟，并于1998年在美國(guó)完成了第一次高爐濕法噴注修補(bǔ)工
程。自2004年以來歐美公司開始在國(guó)內(nèi)推廣使用新一代高
技術(shù)的高爐濕法噴涂維護(hù)技術(shù)。
近年來隨著我國(guó)煉鐵規(guī)模不斷擴(kuò)大．各型高爐數(shù)量激
增。濕式噴涂造襯工藝得以不斷應(yīng)用，即以不定型耐火材料
取代了定型制品，從而大大縮短了高爐內(nèi)襯的維修時(shí)間，并
降低了維修成本。隨著材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和智能機(jī)械化技
術(shù)的發(fā)展，高爐濕式噴涂造襯技術(shù)已越來越完善，高爐使
用壽命不斷提升。濕式噴涂?jī)?yōu)點(diǎn)如下：不需模具，特別對(duì)
于高爐爐襯修復(fù)和爐型恢復(fù)意義重大；濕式噴涂料致密、
均勻；施工時(shí)幾乎不產(chǎn)生粉塵，回彈極少，施工環(huán)境蟲子l“。
根據(jù)高爐爐襯的使用要求，上海寶冶工業(yè)爐工程技術(shù)
有限公司依托技術(shù)和裝備優(yōu)勢(shì)，結(jié)合高爐生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)對(duì)
高爐濕式噴涂材料和濕式噴涂施工技術(shù)進(jìn)行了大量研究。
2高爐濕式噴涂料
2．1試驗(yàn)
高爐爐襯受爐料、煤氣流、渣鐵沖刷和堿金屬、沉
積碳等侵蝕變得不均勻，致使高爐爐襯不斷變換幾何形
狀，最終其直接表象為爐殼溫度升高及煤氣泄露。高爐高
磨損區(qū)為：爐身上部、中下部、爐腰、爐腹即塊狀帶至滴
落帶間，其溫度區(qū)間l 50℃一1500％f2J。
考慮到Fe20、含量對(duì)高爐濕式噴涂料抗C0破壞能力的
負(fù)面影響p】，本實(shí)驗(yàn)選用Fe20、含量較低的耐火原料，同時(shí)
考慮到高爐對(duì)爐襯耐火材料的耐磨性能、抗渣性能等物理
201 29第3期
性能的要求，因此選用莫來石顆粒、碳化硅細(xì)粉、莫來石
細(xì)粉、鋁礬土細(xì)粉、活性AI。0，等作為高爐濕式噴涂料的
骨料和基質(zhì)料，用純鋁酸鈣水泥、硅灰作結(jié)合劑，外加添
加劑進(jìn)行試驗(yàn)。主要原料的化學(xué)組成如表1所示，以莫來
石為骨料的濕式噴涂料試驗(yàn)方案如表2所示。
表1主要原料的化學(xué)組成(w)／％
坂料名稱¨203
84．4
71．3
99．5
0．55
74．6
SiOz
9．5
25．5
％．3
Sic
97．2
FeA
1．3
0．65
0．03
8．04
Ca0 Naj葉K20
0．3 0．3
0．5 0．∞
0．∞ 一
O．32
—
22．7 一
特級(jí)礬土
莫來石-70
97一SiC
活性^120。徽粉
硅灰
純鋁酸鈣水泥A一75
表2 B系列試驗(yàn)方案(W)／％
按照表2所列的試驗(yàn)方案配料，每個(gè)試驗(yàn)方案加
入適量的水經(jīng)攪拌混勻后，振動(dòng)成型。試樣尺寸為
40mm×40ram×160mm。室溫硬化16／],時(shí)脫模．自然養(yǎng)護(hù)
24／1,,時(shí)，經(jīng)110℃×24h干燥后，自然冷卻，備用。
2．2試羞結(jié)果與討論
取該系列試樣，分別檢測(cè)常溫耐壓強(qiáng)度、體積密度
和燒后線變化率等性能，其性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。
建筑建材裝飾83
萬方數(shù)據(jù)
技術(shù)交流
TECHNICAL EXCHANGE
表3 B系列濕式噴補(bǔ)料的性能指標(biāo)
由表3可知，B系列純鋁酸鈣水泥濕式噴涂料的體積
密度和耐壓強(qiáng)度較高。水泥結(jié)合濕式噴補(bǔ)料的硬化，是依
靠鋁酸一鈣和鋁酸二鈣的水化作用。而氧化鋁微粉和硅微
粉復(fù)相結(jié)合能提高材料的高溫強(qiáng)度。因?yàn)楣栉⒎郾砻嫠?
后形成的Si—OH鍵(硅膠)，在脫水后聚合形成牢固的由
Si一0一Si鍵結(jié)合的微粉網(wǎng)狀鏈結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致強(qiáng)度提高。硅微
粉加入濕式噴涂料中，使其具有較高的中溫耐壓強(qiáng)度。這
一強(qiáng)度可以保持到1200℃。而且氧化鋁微粉和硅微粉這兩
種結(jié)合劑復(fù)合使用，可以實(shí)現(xiàn)在高溫下的莫來石化，并減
小高溫下的液相量，進(jìn)一步改善材料的強(qiáng)度。
高爐濕式噴涂料之所以從受噴殘襯上剝落除了受強(qiáng)
度低的影響外，還有一條重要的原因是濕式噴涂料在烘爐
和使用過程中由于其線變化與原爐襯之間存在差異，必將
在噴涂層與殘存界面上產(chǎn)生裂紋，裂紋的擴(kuò)展最終將導(dǎo)致
整塊噴涂爐襯的剝落。因此材料的燒后線變化率十分必
要。由于該系列中B一2實(shí)驗(yàn)方案具有最小的燒后線變化率
和較好的燒后耐壓強(qiáng)度，容易實(shí)現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)，因此B一2為
最佳試驗(yàn)方案。
3高爐濕式噴涂施工技術(shù)的關(guān)鍵因素
3．1材料拖工性能(流變性和初凝時(shí)間l
由于高爐濕式噴涂料的流動(dòng)值不能完全確定其泵送
84建筑建材裝飾
性能，因而可以采用澆注料流變儀來測(cè)定其粘度及內(nèi)部應(yīng)
力隨時(shí)間及流動(dòng)速度的變化值，從而找出其中的規(guī)律。具
有Bingham或假塑性的流體的流變特性，不僅能夠保證足
夠的材料可使用時(shí)間，而且能保證在正常施工工藝間隔及
設(shè)備維護(hù)時(shí)間內(nèi)的使用。
高爐濕式噴涂材料加水拌合后，在通過管道進(jìn)行泵送
時(shí)應(yīng)確保材料不會(huì)凝結(jié)，必要時(shí)可在攪拌時(shí)加入一定量的
緩凝劑來延長(zhǎng)初凝時(shí)間。對(duì)于水硬性結(jié)合劑的濕式噴涂材
料，可使用初凝設(shè)備Pt 100鋇IJ定其初凝時(shí)間。針對(duì)高爐濕
式噴涂料因其輸送距離較長(zhǎng)，初凝時(shí)間需控制在1-2／|、時(shí)。
3．2促凝劑
高爐濕式噴涂料所使用的促凝劑是含堿金屬或堿土
金屬陽離子的鹽類，如碳酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽等。施工
時(shí)用壓縮空氣將準(zhǔn)確自動(dòng)計(jì)量的液狀促凝劑送入噴嘴內(nèi)，
并與泥料混合均勻，然后通過噴嘴噴射到施工面上。但必
須根據(jù)泥料的組成與性質(zhì)來選擇合適的促凝劑，促凝劑必
須有一個(gè)適宜的粘度，以利于同濕式噴補(bǔ)料反應(yīng)，使施工
體處于可塑狀態(tài)，且不形成迭片結(jié)構(gòu)。同時(shí)促凝劑的加入
量應(yīng)控制在最低限度，加入過多不僅會(huì)使噴射料迅速硬
化，使材料的回彈率提高，形成迭片結(jié)構(gòu)，并且引入過多
的低熔物會(huì)使施t體的使用性能降低【4】。
3．3設(shè)備選型，調(diào)整設(shè)備輸送頻率．制定促凝劑
流量和噴涂設(shè)備吐出量曲線
根據(jù)高爐濕式噴涂的實(shí)際情況(場(chǎng)地、輸送距離及
高度、時(shí)間、溫度等)選擇合適的攪拌設(shè)備、噴涂設(shè)備、
促凝劑設(shè)備及風(fēng)壓設(shè)備等，并設(shè)定參數(shù)，測(cè)定流量。促凝
劑流量和噴涂設(shè)備吐出量曲線如圖1所示。
3．4試噴
針對(duì)不同的爐型、各種噴涂部位和噴涂的特點(diǎn)，選
圖1促凝劑流量和噴涂設(shè)備吐出量曲線
201 2年第3期
萬方數(shù)據(jù)
圖2濕式噴澮工藝示意圖
用和確定不同型號(hào)的設(shè)備，模擬試驗(yàn)調(diào)整好單位時(shí)間的吐
出量，根據(jù)制定促凝劑和吐出材料的配比曲線，預(yù)先設(shè)定
施工過程中可能發(fā)生的問題，提前進(jìn)行預(yù)控及時(shí)采取調(diào)整
}*施，確保施工順利進(jìn)行，保證施工體質(zhì)量。高爐溫式噴
涂工藝示意圖如圖2所示，高爐濕式噴涂料試噴時(shí)需要檢
查的項(xiàng)目如表4所示。
表4試噴檢查項(xiàng)目
檢查項(xiàng)目設(shè)定值試噴日的
促凝劑加入量調(diào)整促凝劑的屜佳加入量
材料的堆積厚度≥200r啪一次性連續(xù)噴涂厚度，如罔3所幣
抽取材料噴涂樣本幢測(cè)材料的理化指標(biāo)，如圖4所示
圖3材料試噴難積厚度圖4材料斌噴取樣
4實(shí)際應(yīng)用
對(duì)于高爐內(nèi)襯聱復(fù)蕊言，氣一般的砌筑和干式噴涂
相比，濕式噴涂可太大地節(jié)省蕊工時(shí)間，提高施工體整體
質(zhì)量，更好地恢舞高爐原有鶘爐圓，蘑長(zhǎng)高爐的使用壽
j 命。茼睜濕式噴涂料的黼峨鋤悃鞠際。庶▲誓圈6濕式噴涂前圖7濕式噴涂后凰8使用10月后
2012年第3期
1200
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技術(shù)交流
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圖5高爐濕法噴涂烘烤曲線
國(guó)內(nèi)某高爐濕式噴涂應(yīng)用，使用后補(bǔ)月與噴涂前對(duì)
比：還原劑消耗有所減少，凈噸鐵水能耗降低15kg(折
合焦炭)；接下來4個(gè)月與噴滌前對(duì)比：高爐性能授有惡
化，還原劑消耗有所減少，凈噸鐵求能耗降低6kg(折合
焦炭)；lo+月后，休風(fēng)降料線時(shí)觀察到大量噴涂料仍在
爐壁。高爐噴涂前后與使用10月后狀況如圖6、7、8
所示。
5結(jié)語
(1)對(duì)于莫來石—特級(jí)鋁礬土作為主要原料的高爐
濕式噴補(bǔ)料，選擇Fe20。含量較低的莫來石和特級(jí)高鋁礬
土作為原料的B-2方案為最佳試驗(yàn)方案。
(2)為確保高爐濕式噴涂施工的順利完成，施工前
需確定材料的施工性能，選擇合適的促凝劑、設(shè)備選型并
試噴。
(3)濕式噴涂工藝弱提供最快的施工效率，最少的
回彈損失，最好的抗爆裂，較長(zhǎng)的使用壽命，杜絕爐皮局
部發(fā)紅，防止損壞冷卻設(shè)備。有效地莉甩濕式噴涂旅工
技術(shù)對(duì)高爐進(jìn)行周期性爐襯再造，可降低凈噸鉸能耗11—
21kg(折合焦炭)，同時(shí)還能提高高爐利用系數(shù)。
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建筑建材裝飾85
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