高爐長(zhǎng)壽技術(shù)課件

高爐長(zhǎng)壽維修技術(shù)熱態(tài)噴補(bǔ)壓力灌漿河南華西耐火材料有限公司胡竹生承德鋼廠5#2650M3高爐

高爐各部分結(jié)構(gòu)承德高爐圖紙高爐各部位受損原因及分析1)堿金屬侵蝕高爐中的堿金屬約70%(質(zhì)量)進(jìn)入爐渣，30%(質(zhì)量)進(jìn)入煤氣。進(jìn)入煤氣的堿金屬中的一部分被爐料吸附后隨爐料下降，在高爐下部形成鉀霞石或白榴石和鈣黃長(zhǎng)石等,由于體積膨脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疏松.2)熱應(yīng)力的破壞作用高爐內(nèi)襯是在單面受熱的條件下工作，熱面溫度最高可達(dá)1450℃，即使渣、鐵和石墨沉積形成凝結(jié)保護(hù)層后，溫度也在1150℃左右，冷面溫度為200-400℃，在這樣大的溫度梯度下，由溫差形成的應(yīng)力使磚體形成平行于熱面的裂紋。在冷、熱端溫度分別為100℃和800℃的條件下，由于溫差產(chǎn)生的應(yīng)力可造成磚內(nèi)產(chǎn)生平行于熱面的裂紋。

3)熱震的破壞作用

眾所周知，高爐在生產(chǎn)過(guò)程中存在一定的爐況波動(dòng)，爐溫處在變化過(guò)程中。在這種情況下，爐襯不停的受到熱脹冷縮作用，從而交替產(chǎn)生壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，使?fàn)t襯產(chǎn)生裂紋，最后造成了爐襯的剝落高爐的不同部位對(duì)爐襯的損毀機(jī)理不同，這就要求各部位所使用的耐火材料材質(zhì)也不同:高爐各部位損毀情況①爐喉部位除受上升爐料和煤氣作用外，還受到裝入爐料時(shí)溫度急劇變化的影響，因此在爐喉直接與爐料碰撞的部位，要求使用耐磨和抗熱震的爐喉鋼磚來(lái)進(jìn)行保護(hù).②爐身中、上部主要受固體爐料的機(jī)械磨損和夾帶爐塵的高速煤氣流沖刷作用，裝入爐料時(shí)溫度急劇變化，碳素沉積的影響也大，并存在堿金屬和鋅的侵蝕與破壞，由于此部分的工作溫度較低(1000℃以下)，主要為物理侵蝕，因此一般采用粘土磚、高鋁磚，但要求耐火材料的機(jī)械強(qiáng)度好、氣孔率低、能防止外來(lái)物的侵入。③爐腰、爐身下部:在高爐冶煉中爐腰與爐身下部熱負(fù)荷最高,因此從爐腰到爐身下部的磚襯，既受下降爐料和上升高溫高壓煤氣的機(jī)械磨損以及溫度波動(dòng)變化引起的熱震沖擊，又受高FeO、高堿度初渣的化學(xué)侵蝕，更為嚴(yán)重的是堿金屬和鋅蒸氣造成的碳素沉積和化學(xué)反應(yīng)，使耐火磚組織脆化，失去強(qiáng)度。因此，磚襯的侵蝕速度最快。該部位對(duì)耐火材料的要求較高:抗渣性、抗堿金屬侵蝕性好和高溫強(qiáng)度及氣孔率低，導(dǎo)熱性好，熱震穩(wěn)定性好。常用的爐襯材質(zhì)有:剛玉磚、鋁碳磚、各種結(jié)合的碳化硅磚、熱壓小塊炭磚及半石墨化炭一碳化硅磚等。西林鋼廠珠海粵裕豐④爐腹部位的爐襯受到嚴(yán)重的渣蝕(熱態(tài)渣鐵的沖刷)、堿金屬和鋅的化學(xué)侵蝕、碳的侵入、熾熱氣流的沖刷，同時(shí)還受到一定的物料摩擦，使得爐腹對(duì)耐火材料的要求也很高。爐腹部位常用的耐火材料材質(zhì)有:剛玉磚、各種碳化硅磚等。⑤風(fēng)口區(qū)是高爐中溫度最高的區(qū)域，處于氣流和焦炭強(qiáng)烈擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)之中，因此，爐襯不僅受高溫氣流的沖刷、堿金屬和鋅的化學(xué)侵蝕而且還受熾熱焦炭和塵埃的磨損以及爐渣的化學(xué)侵蝕，同時(shí)存在一定的應(yīng)力的破壞。在此區(qū)域還具有強(qiáng)烈的氧化作用，對(duì)磚襯的破壞也相當(dāng)?shù)膰?yán)重。目前風(fēng)口爐襯廣泛使用的材質(zhì)有:炭磚、剛玉磚、氮化硅結(jié)合的碳化硅磚、高爐不同部位侵蝕強(qiáng)度示意圖高爐爐襯用耐火材料的損毀機(jī)理

為了使高爐熱態(tài)噴補(bǔ)技術(shù)成功地應(yīng)用在高爐爐襯修補(bǔ)中，必須全面了解高爐各部分爐襯侵蝕的程度及機(jī)理?？茖W(xué)工作者研究認(rèn)為，高爐耐火材料內(nèi)襯被侵蝕的原因及其所占比例大體為:堿金屬侵蝕占40%;CO,H2O等的氧化作用占20%;耐磨損性占10%;導(dǎo)熱性差占10%;熱震損毀占15%;熔渣侵蝕占5%。由于高爐爐體各個(gè)部位工作條件和侵蝕機(jī)理的不同，對(duì)內(nèi)襯的侵蝕程度也不同。實(shí)際上高爐耐火材料內(nèi)襯的損毀，是以下幾種侵蝕破壞因素綜合作用的結(jié)果，高爐長(zhǎng)壽修復(fù)技術(shù)1、高爐噴補(bǔ)料:國(guó)內(nèi)多為半干法噴補(bǔ)料，品種比較單一，物理指標(biāo)不高;國(guó)外技術(shù)多為濕法噴涂，為低水泥結(jié)合系統(tǒng)或無(wú)水泥結(jié)合系統(tǒng)的噴涂料，性能指標(biāo)高，針對(duì)不同部位有不同成分的材料，更適合工況條件。2、硬質(zhì)壓入料:屬于引進(jìn)消化技術(shù)，只適合做點(diǎn)維修，因此這里簡(jiǎn)單帶過(guò)。3、壓力灌漿料:國(guó)內(nèi)品種及廠家比較少，武漢宏程、武漢冶建院等廠家；多屬于碳質(zhì)壓漿料。國(guó)外材料有比較致密的無(wú)水自流料灌漿等。

鋼鐵工業(yè)中高爐是主要的生產(chǎn)設(shè)備，提高高爐的壽命不僅可以介紹大量的大修費(fèi)用，還能夠增加生鐵產(chǎn)量，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前高爐的大型化和長(zhǎng)壽化已成為發(fā)展趨勢(shì)。高爐維修技術(shù)對(duì)于保證生產(chǎn)順行和高爐長(zhǎng)壽有重要作用，大型高爐在日常生產(chǎn)中所采取的維護(hù)技術(shù)有:高爐內(nèi)襯噴補(bǔ)(冷態(tài)噴補(bǔ)和熱態(tài)噴補(bǔ);半干法噴補(bǔ)和濕法噴補(bǔ))、硬質(zhì)料壓入法、壓力灌漿等主要措施。一、高爐噴補(bǔ)技術(shù)進(jìn)步從八十年代起，高爐噴補(bǔ)就在美國(guó)、日本、西歐等企業(yè)廣泛應(yīng)用。大連摩根、派力固、美國(guó)銘得、美固美特等企業(yè)在九十年代在國(guó)內(nèi)為多座大修高爐實(shí)施了噴補(bǔ)。隨著耐材技術(shù)和自動(dòng)化裝備技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在可以應(yīng)用濕法噴涂材料及熱態(tài)遙控自動(dòng)噴補(bǔ)技術(shù)，不僅可以修補(bǔ)爐身內(nèi)襯，而且可以造襯，大大延長(zhǎng)高爐使用壽命，二者的結(jié)合成為高爐噴補(bǔ)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。施工步驟1、休風(fēng)：根據(jù)噴補(bǔ)部位停風(fēng)降料面，一般只噴補(bǔ)爐身不需要將料面降到風(fēng)口帶。2、降料面用覆蓋料壓火：覆蓋料一般用干水渣，隔絕空氣防止焦炭繼續(xù)燃燒，用覆蓋料可以托著反彈料，如在風(fēng)口帶便于扒出反彈料，在爐內(nèi)易于熔融造渣。3、爐壁清洗，這樣能確保噴涂料良好附著到爐壁上。清洗方法：（1）利用高壓空氣和少量水（2）利用顆粒范圍在1-3mm石英砂噴砂清理爐壁（3）利用500公斤左右的高壓水進(jìn)行清洗。4、噴涂耐火材料。5、復(fù)爐恢復(fù)正常生產(chǎn)。

洗爐中噴涂中噴補(bǔ)前噴補(bǔ)后噴補(bǔ)耐火材料的性能要求根據(jù)噴補(bǔ)的工藝特點(diǎn),噴補(bǔ)料必須具備下列性能:(1)良好的粘結(jié)強(qiáng)度,使其能與受補(bǔ)面牢固地粘結(jié)為一體(2)重?zé)€變化率小;(3)回彈率低;(4)較高的耐火度和抗折強(qiáng)度;(5)氣孔率低;(6)耐磨性好;(7)抗CO侵蝕性好。噴補(bǔ)技術(shù)

半干法噴補(bǔ):噴補(bǔ)料(骨料、粉料、結(jié)合劑、添加劑)通過(guò)高壓空氣送至槍口附近，同時(shí)水也輸送至該處，水與料經(jīng)過(guò)快速混合，噴射到需修補(bǔ)的高爐內(nèi)襯表面。我們目前也采用該技術(shù)噴涂，特別人工噴涂時(shí)。濕法噴涂(噴注技術(shù)):噴補(bǔ)料與水事先在攪拌機(jī)內(nèi)混合好，成為可以泵送的自流料，再通過(guò)高壓泵、管道等運(yùn)送至噴補(bǔ)槍頭。在槍頭出同時(shí)加入液態(tài)的促凝劑，與濕料迅速混合，噴至修補(bǔ)面。

濕法噴補(bǔ)工藝示意圖國(guó)外濕法噴補(bǔ)料技術(shù)性能指標(biāo)

寶鋼用濕法噴補(bǔ)材料技術(shù)指標(biāo)華西公司噴補(bǔ)料技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目單位HXNCS-1HXNCS-2Al2O3%≥48≥58SiO2%≤40(SiC≥15)CaO%≤4.2≤2.9耐火度℃17501790體積密度g/cm3≥2.2≥2.4抗折強(qiáng)度110℃×24HMPa≥5≥6抗折強(qiáng)度1400℃×3HMPa≥7≥8耐壓強(qiáng)度110℃×24HMPa≥20≥25耐壓強(qiáng)度1400℃×3HMPa≥45≥50線變化率1400℃×3H%±0.5±0.5反彈率%≤15≤15需要維修的時(shí)間一般情況下,450立方的高爐正常使用在3-4年就需要噴補(bǔ)一次,如西林鋼廠,黑龍江建龍等.也有使用一年多就噴補(bǔ)修復(fù)的,像珠?；浽ＸS3號(hào)高爐就是使用一年多.也有由于別的原因停爐后需要重新開爐的噴補(bǔ)造襯的.一次噴補(bǔ)施工基本上可以保持使用一年左右.以后每年進(jìn)行噴補(bǔ)一次.西林鋼鐵三號(hào)高爐去年十月份噴涂的，今年10月又要再噴補(bǔ)。福建鑫海鋼鐵去年春節(jié)前噴涂的，今年8月份已經(jīng)又一次進(jìn)行了噴涂。近期業(yè)績(jī)1、高爐噴涂維修業(yè)績(jī)：黑龍江建龍3#高爐、西林鋼鐵2#高爐、珠?；浽ＸS2#、3#高爐兩次噴補(bǔ)。2、熱風(fēng)爐噴維修涂業(yè)績(jī)：河北津西9#高爐熱風(fēng)爐。3、高爐維修壓漿珠?；浽ＸS3座高爐、徐州圣戈班10#高爐、黑龍江建龍3座高爐、湖北新冶鋼2座高爐等二、硬質(zhì)壓入維修硬質(zhì)壓入維修:機(jī)側(cè)壓力18.8MPa，爐側(cè)壓力為5MPa。相當(dāng)于普通壓入設(shè)備的十倍，壓入維修后使用壽命3個(gè)月以上。使用在爐身中下部、爐腰、爐腹部位有爐料的區(qū)域。采用復(fù)合樹脂為結(jié)合劑，強(qiáng)調(diào)材料的耐磨性、施工作業(yè)性、適當(dāng)?shù)挠不瘯r(shí)間、擴(kuò)展性和與內(nèi)襯良好的粘結(jié)性。

傳統(tǒng)的壓入維修:一般選用水泥結(jié)合的高鋁質(zhì)壓入料，泵側(cè)壓力一般2--3MPa，爐側(cè)壓力一般小于0.5MPa。壓入料施工體硬化遲緩，高水分蒸發(fā)容易炸裂，材料氣孔率高，強(qiáng)度低，因而壽命較短。由于壓入料受到爐內(nèi)溫度和壓力設(shè)備的限制，進(jìn)行壓入維修的部位在高爐爐身中部以上全部有爐料的部位。一般為點(diǎn)維修，不能進(jìn)行大面積維修，在高爐長(zhǎng)壽維修中應(yīng)用不很多，施工的數(shù)量不大。目前硬質(zhì)壓入維修國(guó)內(nèi)多為借鑒和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，其技術(shù)及裝備與國(guó)外相差不大。

國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)壓漿料的理化指標(biāo)三、壓力灌漿目的:生產(chǎn)以后，爐缸周圍碳磚逐漸受到侵蝕。當(dāng)爐缸側(cè)壁電偶溫度上升或鐵口周圍冒煤氣火大的時(shí)候，需要對(duì)爐底爐缸進(jìn)行灌漿(向耐火磚與爐皮之間灌漿)。目的是防止?fàn)t皮與耐火磚之間產(chǎn)生間隙，保證良好的導(dǎo)熱性能，以便冷卻壁能發(fā)揮應(yīng)有的效果。設(shè)備工作壓力：最大10MPa。工作能力：由無(wú)級(jí)變速控制，2噸/小時(shí)。徐州圣戈班壓漿2009年5月徐州圣戈班鋼鐵由于10#高爐爐底溫度過(guò)高，其中位于陶瓷杯和碳磚之間的四根熱電偶溫度都在900℃以上，其中位于東南角上的熱電偶溫度達(dá)到1125℃；但是爐底溫度不高，經(jīng)過(guò)診斷，確定是由于爐缸周圍煤氣外溢造成的，因此鋼鐵廠果斷采取措施，使用華西生產(chǎn)的高導(dǎo)熱無(wú)水壓入密封料進(jìn)行壓漿，使?fàn)t底溫度得到很好的控制。雙鴨山建龍壓漿建龍?jiān)?009年7月8日的現(xiàn)場(chǎng)觀察的情況是：2號(hào)爐爐底的8個(gè)熱電偶溫度在400℃以上，其中最高那個(gè)溫度達(dá)到456℃，當(dāng)開爐底下的孔后，點(diǎn)燃的煤氣長(zhǎng)度約在半米左右，說(shuō)明爐底已經(jīng)嚴(yán)重漏煤氣，爐缸側(cè)壁開孔后煤氣也可以點(diǎn)燃，說(shuō)明整個(gè)爐缸周圍的搗打料已經(jīng)沒有了；這時(shí)壓入高導(dǎo)熱的密封料對(duì)于高爐的維護(hù)十分重要。這就是我們壓漿的依據(jù)湖北大冶爐缸灌漿位于爐缸周圍的十四個(gè)熱電偶溫度都比較高，特別是位于14號(hào)風(fēng)口正下方的TE24熱電偶溫度1058℃；位于9、10號(hào)風(fēng)口下的TE32溫度達(dá)到1037℃；位于4號(hào)風(fēng)口下的TE36溫度達(dá)到970℃等，絕大部分溫度都在800℃以上，而且鐵口附近煤氣泄露非常嚴(yán)重。壓漿部位選定a、爐缸側(cè)壁溫度高的部位b、鐵口冒煤氣大的區(qū)域c、爐底溫度過(guò)高部位d、爐殼爐皮發(fā)紅處e、維護(hù)性，以前灌過(guò)漿的孔f、爐喉鋼磚后部空腔尋找開孔部位爐底壓漿孔的位置開孔①耐材內(nèi)襯②爐殼③⑥⑧短管⑤球閥⑦快速接頭⑨軟管其中:③一⑥需在何只孔上安裝，⑦一⑨在壓入配管上。首先需鉆通爐殼，鉆孔直徑需與壓入配管配套;然后再將冷卻壁間耐火材料內(nèi)襯鉆通，到達(dá)冷卻壁后壁磚襯。

爐底爐缸灌漿碳素料指標(biāo)要求

項(xiàng)目水分灰分揮發(fā)分固定碳粘接強(qiáng)度保證值<1<6<39>54>1實(shí)際值0.5337601.4采用電鍛無(wú)煙煤（灰分<14）或電鍛石油焦（灰分<1）作為主要原料，運(yùn)用先進(jìn)的抗氧化技術(shù)，加入高導(dǎo)熱碳油、增塑劑和作業(yè)賦予劑，通過(guò)熱固后的密封料，具有很強(qiáng)的韌性和塑性及抗氧化性，導(dǎo)熱性能更好，使密封料抗煤氣沖刷及抗氧化的能力得到顯著提高。能有效的阻止煤氣沿冷卻壁流動(dòng)和外溢，起到比較好的密封性能。方法和步驟:a.選定部位;b.在選定位置上，對(duì)爐皮開孔;c.將孔內(nèi)填料清除至磚處;d.焊上短管(帶有閥門);e.聯(lián)接好灌漿管子，進(jìn)行壓力灌漿。壓力控制在4MPa左右，灌漿的量控制在每孔200-300Kg/次施工過(guò)程

爐底灌漿技巧

采用碳質(zhì)泥漿與重油交替施工時(shí)，采用先灌入重油，然后再接著灌入碳質(zhì)泥漿的方法。這種方法起到了至關(guān)重要的作用，原先僅僅用碳質(zhì)泥漿灌不進(jìn)的孔，使用重油開路后，碳質(zhì)泥漿也可以灌入了。爐缸灌漿量比以前有了很大的提高，對(duì)保護(hù)爐缸壽命，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽起到了一定的作用。重油固定碳含量高，粘度稀。碳質(zhì)壓入泥漿性能指標(biāo)項(xiàng)目單位數(shù)值體積密度g/cm3≥1.3烘干耐壓強(qiáng)度（110×24h）MPa≥15粒度上限mm1C含量%≥50導(dǎo)熱系數(shù)（350±25℃）W/(m.k)≥6用于高爐爐底壓入密封。爐缸側(cè)壁灌漿技巧爐缸側(cè)壁點(diǎn)壓入，沿冷卻壁間隙位置，尋找發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行開孔，開孔的位置不能破壞爐殼的接縫處和冷卻壁的完整性，開孔要穿過(guò)冷卻壁間隙。開孔處垂直焊接15厘米長(zhǎng)的一端帶絲的短管，連接球閥，球閥外接一個(gè)短接；以便連接壓漿管；壓漿由操作熟練的技術(shù)工人控制壓漿過(guò)程，特別是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行壓力控制，壓入量的多少根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況靈活掌握。碳化硅質(zhì)壓入泥漿性能指標(biāo)

項(xiàng)目單位數(shù)值體積密度g/cm3≥1.8烘干抗折強(qiáng)度（110×24h）MPa≥6線變化率（1400℃×3h）%±0.5SiC含量%≥70導(dǎo)熱系數(shù)（350±25℃）W/(m.k)≥8用于爐缸側(cè)壁導(dǎo)熱區(qū)的搗打料部位壓入密封。磷酸鹽高強(qiáng)壓入密封料

項(xiàng)

目單

位數(shù)

值體積密度g/cm3≥2.2烘干耐壓強(qiáng)度（110℃×24h）×24h）MPa≥20烘干抗折強(qiáng)度（110℃×24h）MPa≥4.5Al2O3含量%≥50線變化率（1000℃×3h）%≤0.5用于爐喉鋼磚后壁壓入密封。遇到的問題福建億鑫鋼鐵有限公司中修后的1號(hào)爐2008年11月開爐，由于高爐設(shè)計(jì)和施工存在缺陷，