CN101921887B - 一种高炉炉衬维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高炉炉衬维修方法。所述方法包括以下步骤：拆除炉腹以下被严重侵蚀的耐火内衬和残铁，以确保拆除耐火内衬和残铁后沿高炉直径方向在高炉冷却壁和剩余残铁之间形成宽度不小于500mm、横截面为圆环片段的区域；清除因拆除耐火内衬和残铁而残留的浮渣，用新的耐火材料采用卧砌的方式进行砌筑，耐火砖之间的砖缝用灰浆饱满度不小于95％的灰浆来填充，以沿高炉直径方向在高炉冷却壁与剩余残铁之间依次形成彼此紧密接触的厚度为80mm至100mm的碳料层和厚度不小于400mm的耐火砖层，从而在所述区域内形成紧密填充的新内衬。本发明的方法具有维修成本低、维修工期短的特点。

Description

一种高炉炉衬维修方法

技术领域

本发明涉及高炉炼铁技术领域，更具体地讲，涉及一种高炉炉衬维修方法，所述方法能够解决在高炉生产后期因炉缸、炉底或出铁口的侵蚀严重而导致高炉一代炉役大修提前的问题。

背景技术

目前，对于很多高炉来说，由于生产任务紧等原因，造成高炉的检修周期延长，加之富氧喷煤等强化冶炼操作，导致对高炉炉衬的侵蚀加剧。经常出现因炉缸、炉底或出铁口的严重侵蚀而导致高炉一代炉役大修的提前的情况。这对高炉生产是非常不利的。以冶炼钒钛磁铁矿的高炉为例，尽管由于入炉矿石中含有钛氧化物，在冶炼时能够生成具有护炉作用的碳氮化钛等，但是其炉缸的耐火内衬和炉底砖的侵蚀也很严重，甚至会出现因耐火炉衬被侵蚀而导致铁水泄露的情况，这在炼铁生产中是非常严重的事故。然而，在实际生产中，高炉后期炉腰及其以上的耐火内衬通常侵蚀较少，炉腰、炉腹、炉缸耐火内衬以及炉底砖的上面五层被侵蚀较为严重，从而使高炉一代炉役大修被迫提前。

在现有技术中，针对高炉炉缸及炉底的维修技术主要采用修补的方式。例如，名称为《高炉炉缸及炉底的局部在线修复方法》的第1724694号中国专利申请公开，提供了一种炼铁工业生产中修复高炉炉缸、炉底局部损坏的方法，其特征在于由喂线机将用铁皮包裹的含钛护炉料的包芯线在靠近高炉需要修补部位的上方通过联接装置由风口窥视孔喂入炉内。另外，在现有技术中，针对高炉出铁口，通常采用组合砖砌筑的方式进行处理，但是这需要预装、加工砖等处理过程，导致出铁口的砌筑过程较为复杂。

然而，使用这些现有技术来维修因炉缸、炉底或出铁口的严重侵蚀而处于一代炉役后期的高炉混存在维修效果差的问题。另外，如果按照高炉大修的工艺来对处于一代炉役后期的高炉进行施工，则需要对炉内耐火内衬进行爆破拆除，这导致高炉所有内衬以及高炉本体的钢结构和机械部分都将被全部拆除。这样不仅造成材料浪费，而且会造成维修成本过高，并且大大延长了检修工期。然而，如果按照高炉中修的工艺对处于一代炉役后期的高炉进行施工，则炉衬只能利用风镐进行拆除，将影响拆除进度，导致检修工期过长，不利于高炉尽快恢复正常生产。

综上所述，亟需一种成本低并能够快速高效地实现对处于一代炉役后期的高炉进行炉衬维修的技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过拆除并更换高炉炉腹以下被严重侵蚀的耐火内衬以及形成在炉底中的残铁、采取措施解决新砌炉缸砖与原立砌炉底砖不合层的问题以及用磷酸盐浇注料直接浇注铁口等手段来实现对处于一代炉役后期的高炉炉衬进行维修的方法，该方法成本低并能够快速高效地实现对高炉炉衬的维修。

本发明提供了一种高炉炉衬维修方法，所述方法包括以下步骤：拆除炉腹以下被严重侵蚀的耐火内衬和残铁，以确保拆除耐火内衬和残铁后沿高炉直径方向在高炉冷却壁和剩余残铁之间形成宽度不小于500mm、横截面为圆环片段的区域；清除因拆除耐火内衬和残铁而残留的浮渣，用新的耐火材料采用卧砌的方式进行砌筑，耐火砖之间的砖缝用灰浆饱满度不小于95％的灰浆来填充，以沿高炉直径方向在高炉冷却壁与剩余残铁之间依次形成彼此紧密接触的厚度为80mm至100mm的碳料层和厚度不小于400mm的耐火砖层，从而在所述区域内形成紧密填充的新内衬。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，当被拆除的耐火内衬的区域还包括炉缸风口区时，所述方法还可包括对炉缸风口区的砌筑，对炉缸风口区的砌筑要满足以下条件：在新内衬的高度超出残铁高度时，将新内衬的耐火砖层向高炉中心部分均匀的伸出，每层砖的伸出尺寸不大于40mm，以确保在新内衬距离风口铜套二套下沿的尺寸不小于500mm时形成能够包住风口铜套二套的炉缸风口区内衬。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，当被拆除的耐火内衬的区域还包括出铁口时，所述方法还可包括采用浇注料浇注以形成出铁口，浇注料的厚度为200mm至350mm。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，所述浇注料可以是磷酸盐类浇注料、碳化硅浇注料或刚玉质浇注料中的一种。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，所述磷酸盐类浇注料按重量百分比计包括由90wt％的磷酸盐浇注料和10wt％的碳化硅细粉组成的混合料，以及外加的占混合料的3％的高炉水泥和占混合料的7％的浓度为45％的磷酸。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，所述方法还包括通过拆除被侵蚀40％以上的耐火内衬及其附近的冷却壁以形成大门，然后在大门外搭设脚手架以及用于排出被拆除的耐火内衬和残铁的通道，以提高拆除速度；同时，通过大门也能够准确的判断炉底被侵蚀的范围和程度，从而合理确定耐火内衬和残铁的拆除量。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，所述耐火砖可以是高铝砖、粘土砖、复合莫来石砖和棕刚玉砖中的至少一种，所述耐火砖的尺寸为400×150/135×75或400×150/135×90。

根据本发明的高炉炉衬维修方法，所述被严重侵蚀的耐火内衬可以是指被侵蚀掉的厚度占耐火内衬总厚度的一半以上的耐火内衬。

本发明的有益效果是：

(1)维修成本低，由于保留了未发生侵蚀或侵蚀不严重的耐火内衬，所以与高炉大修工艺相比，大大降低了维修成本；

(2)维修效率高、工期短，由于仅拆除被侵蚀的耐火砖，拆除量小，而且可通过拆除待拆除炉衬附近的冷却壁来形成在高炉的炉外和炉内同时进行拆除，所以提高了维修效率，缩短了维修工期；

(3)维修效果好，使用根据本发明的高炉炉衬维修方法，能够形成适当厚度和组成的新内衬，所以能够确保处于生产后期的高炉达到后期稳产高产的效果。

附图说明

图1为炉衬被侵蚀的高炉的剖面示意图。

图2为根据本发明实施例对新砌炉缸砖与原炉底砖之间三角缝的处理工艺的俯视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1为炉衬被侵蚀的高炉的剖面示意图。参照图1，高炉内型包括：炉缸1、炉腹2、炉腰、炉身和炉喉，炉底3位于炉缸1的下方。风口4、渣口5和铁口6都形成在炉缸1上，风口4用于鼓入富氧空气和煤粉，渣口5和铁口6分别用于将高炉中生成的炉渣和铁水从炉体中排出。如图1所示，由于长期的侵蚀，残铁层7形成在炉缸1中，并且侵蚀了组成炉底3的多层耐火砖。残铁层7的上方为焦炭层8。

图2为根据本发明实施例对新砌炉缸砖与原炉底砖之间三角缝的处理工艺的俯视图。如图2所示，经过维修的高炉内衬可包括：碳料层11，厚度大约为80mm-100mm，碳料层11的外壁紧贴高炉冷却壁(未示出)；新砌炉缸砖12，厚度不小于400mm，新砌炉缸砖12的外侧是碳料层11，新砌炉缸砖12的内壁紧贴剩余残铁14；原炉底砖13；接茬加工砖15，填充在原有炉底砖13与新砌炉缸砖12之间的三角缝中。

在本发明的方法中，可以根据高炉冷却壁水温变化情况来判断高炉耐火内衬的侵蚀情况。具体来说，通过检测高炉冷却壁的水温来获得高炉各部位内衬的温度与其正常温度值之间的差值，然后根据二者的差值来判断高炉炉衬的侵蚀情况。虽然由于冷却壁的水温与高炉炉衬的材质、冷却壁的材质、冷却水的流量、冷却壁在高炉上的安装位置以及高炉内衬的侵蚀情况等诸多因素有关，导致不同高炉的冷却壁水温的正常值不同，但是对于确定的高炉来说，其炉衬的材质、冷却壁的材质、冷却水的流量、冷却壁的安装位置等条件是确定的，所以其冷却壁水温的测量值与其正常值之间的差值能够反映与冷却壁对应的位置的内衬的侵蚀情况。通常，当上述差值越大时，内衬的侵蚀越严重。因此，操作人员可通过高炉冷却壁水温变化情况来确定高炉炉衬的侵蚀情况。当操作人员认为耐火内衬侵蚀严重时，即可对其进行拆除。例如，可以拆除被侵蚀掉大约一半厚度以上的炉衬。

此外，除了通过高炉冷却壁水温变化情况来判断高炉耐火内衬的侵蚀情况外，还可通过其它方法来判断炉衬的侵蚀情况，例如，在高炉冷却后，通过观察口观察来判断炉衬的侵蚀情况。

另外，为了操作方便可以适当地拆除少量被严重侵蚀的炉衬附近的炉衬。

另外，当通过冷却壁水温的变化初步判断出高炉炉衬中侵蚀严重的区域之后，可通过拆除被严重侵蚀的耐火内衬及其附近的冷却壁及炉壳以形成大门，然后在大门外搭设脚手架以及用于排出被拆除的耐火内衬和残铁的通道，以提高拆除速度；同时，通过大门也能够准确的判断炉底被侵蚀的范围和程度，从而合理确定耐火内衬和残铁的拆除量。这里，拆除的冷却壁可以是处于不同位置的多块冷却壁，换句话说，可形成1-2个大门来拆除被侵蚀的耐火内衬和残铁，以提高施工效率。

下面采用根据本发明的高炉维修方法来维修图1所示的高炉。具体操作如下：

对于图1所示的高炉来说，在炉腹部分处设置有托圈板，而且在托圈板之上的炉身耐火内衬被侵蚀较少，所以在此保留炉身耐火内衬并仅对其上粘结物进行清除。根据高炉冷却壁水温的检测情况，对于托圈板之下的高炉内衬的侵蚀情况进行判断，得出在炉缸的位置A处的炉缸砖、风口和铁口的侵蚀严重，另外，残铁对炉底砖的侵蚀也较为严重。然而，当操作人员在炉内对被严重侵蚀的炉缸砖、炉底砖和残铁进行拆除时，由于拆除量大且工作面狭窄，导致拆除速度缓慢。为了加快拆除速度，拆除了A处的冷却壁，使之形成“大门”，在大门外搭设脚手架以及出废物的溜槽，形成炉内外同时拆除施工的状态，操作人员在大门外拆除耐火炉衬，待把残渣铁抠“悬空”后，在炉底砖上铺上炮泥，操作人员在炉内利用吹氧管竖直向下烧割凸出的残渣铁，在烧割残渣铁过程中形成的铁水通过大门流出，从而能够方便地拆除了炉内残渣铁。同时，在大门外设置卷扬机，通过钢绳将切掉的成块的残渣铁拉到炉外，从而加快了拆除进度。同时，通过开设大门也能够准确观察到炉底砖被侵蚀范围和程度，从而更加合理的确定炉底砖和残渣铁的拆除量。最终，在A处、风口和铁口等处，沿高炉直径方向在高炉冷却壁和剩余残铁之间形成宽度约为500mm、高度从炉底砖至托圈板、横截面为圆环片段的区域。这里，为了操作方便，不仅拆除被侵蚀超过40％以上的耐火炉衬，而且也适当地拆除其附近的耐火炉衬，最终形成上述宽度约为500mm的横截面为圆环片段的区域。

清除所述区域中存在的残渣，用新的耐火材料采用卧砌的方式进行砌筑，耐火砖之间的砖缝用灰浆饱满度不小于95％的磷酸盐泥浆来填充。炉缸砖的砌筑：用尺寸“400×150×75”和“400×150×90”的两种高炉炉底砖进行机械加工，分别加工为尺寸“400×150/135×75”和“400×150/135×90”的炉缸砖。砌筑炉缸砖时，将靠冷却壁的碳料层厚度设为100mm，碳料层必须捣打严实，炉缸砖砌筑时工作面紧靠残铁，砌体的工作厚度不小于400mm。当原炉底砖与新砌炉缸砖的存在三角缝时，采用如图2中的接茬加工砖15来填充原炉底砖13与新砌炉缸砖12之间形成的三角缝。在此，需要对该三角缝的内角、外角进行仔细的砖加工，确保加工缝不大于2mm，并用灰浆饱满度大于95％的磷酸盐泥浆灌浆。由于，原炉底砖的砌筑方式为立砌，且原炉底砖的长度为400mm，所以采用卧砌方式的新砌炉缸砖与原炉底砖之间会出现不合层的情况。为了处理这里出现的不合层现象，采用每4层尺寸为400×150/135×75的炉缸砖加1层尺寸为400×150/135×90的炉缸砖来砌筑，砌筑时采用灰浆饱满度不小于95％的灰浆来填充各层炉缸砖之间的缝隙。最终，在拆除的区域内形成紧密填充的新内衬，所述新内衬沿高炉直径方向在高炉冷却壁与剩余残铁之间依次形成彼此紧密接触的厚度约为100mm的碳料层和厚度约为400mm的耐火砖层。

对炉缸风口区工作层可采用如下的施工办法。当新内衬的高度刚刚超出残铁高度时，将新内衬的砖层向高炉中心部分均匀的伸出，伸出尺寸为每层砖不大于40mm，从而在新内衬距离风口铜套二套下沿的尺寸为500mm时形成能够包住风口铜套二套的炉缸风口区内衬。

出铁口采用磷酸盐类浇注料施工。磷酸盐类浇注料的配比按重量百分比计为：由困料达24小时以上的磷酸盐浇注料90wt％和SiC细粉10wt％组成的混合料，以及外加的占混合料3wt％的高炉水泥和占混合料7wt％的浓度约为45％的磷酸。浇注料厚度约为350mm。

另外，在本发明的方法中，由于普通高炉炉缸的最小厚度为675mm，每次拆除时，发现炉缸侵蚀后至少能保留200mm以上，而且为了方便新内衬的砌筑，所以要确保拆除耐火内衬和残铁后沿高炉直径方向在高炉冷却壁和剩余残铁之间形成宽度不小于500mm、横截面为圆环片段的区域。若此值比500mm小很多，则新内衬的砌筑操作比较困难，而且即使新内衬砌筑完成后，也难以保证高炉的使用寿命。

此外，在本发明的方法中，碳料层的厚度为80mm至100mm，这能够抵消砌体的膨胀并有利于导热。当碳料层的厚度大于100mm时，不利于砌体的砌筑，当碳料层的厚度小于80mm，会很快将高炉内的热量导出，这虽然能够一定程度的提高炉衬的耐侵蚀效果，但是会导致高炉中的热量导出过多，从而降低了能源利用率。在本发明的方法中，耐火砖层与碳料层一起紧密地形成在拆除损坏的耐火材料后形成的、宽度不小于500mm的区域中，所以耐火砖层的厚度不小于400mm。若耐火砖层小于400mm时，不利于新耐火砖的砌筑。

此外，在本发明的方法中，当被拆除的耐火内衬的区域包括炉缸风口区时，根据本发明的高炉炉衬维修方法还可包括对炉缸风口区的砌筑，对炉缸风口区的砌筑应该满足的条件如下：在新内衬的高度超出残铁高度时，将新内衬的砖层向高炉中心部分均匀的伸出，每层砖的伸出尺寸为不大于40mm，以确保在新内衬距离风口铜套二套下沿的尺寸不小于500mm时形成能够包住风口铜套二套的炉缸风口区内衬。其中，每层砖的伸出尺寸的范围是根据新内衬的砌体与风口套之间的尺寸差以及需要伸出的砖层的层数确定的。当每层转的伸出尺寸大于40mm时，新砌筑的风口区内衬稳定性差，而且会导致该风口区内衬在生产时受到铁水的冲刷加剧，降低了新砌筑的风口区内衬的寿命。另外，当新内衬在距离风口铜套二套下沿的尺寸小于500mm时，不利于保护铜套。

此外，当被拆除的耐火内衬的区域包括出铁口时，根据本发明的高炉炉衬维修方法还可包括采用浇注料浇注以形成出铁口，考虑到形成出铁口组合砖的尺寸以及为了保证浇注料的强度，浇注料的厚度为200mm至350mm。浇注料可以是磷酸盐类浇注料、碳化硅浇注料或刚玉质浇注料中的一种。优选地，浇注料可以为磷酸盐类浇注料，其按重量百分比计包括由90wt％的磷酸盐浇注料和10wt％的碳化硅细粉组成的混合料，以及外加的占混合料的3％的高炉水泥和占混合料的7％的浓度为45％的磷酸。

此外，在本发明的方法中，耐火砖可以是高铝砖、粘土砖、复合莫来石砖和棕刚玉砖中的至少一种。当立砌的原炉底砖的长度为400mm时，采用卧砌方式砌筑的新的耐火砖的尺寸可以为400×150/135×75或400×150/135×90，并且为了与立砌的原炉底砖进行合层处理，可采用每4层尺寸为400×150/135×75的耐火砖加1层尺寸为400×150/135×90的耐火砖，在各层耐火砖之间采用灰浆饱满度不小于95％的灰浆填充。

综上所述，根据本发明的高炉维修方法不仅具有维修成本低、维修工期短、维修效率高和维修效果好等优点，而且由于施工所需技术难度要求不高，操作人员容易掌握。另外，根据本发明的高炉维修方法解决了炉缸恢复砌筑、出铁口处理等技术难题。

尽管已经结合实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种变形和修改。

Claims (8)

1.一种高炉炉衬维修方法，其特征在于，包括以下步骤：

拆除炉腹以下被严重侵蚀的耐火内衬和残铁，以确保拆除耐火内衬和残铁后沿高炉直径方向在高炉冷却壁和剩余残铁之间形成宽度不小于500mm、横截面为圆环片段的区域；

清除因拆除耐火内衬和残铁而残留的浮渣，用新的耐火材料采用卧砌的方式进行砌筑，耐火砖之间的砖缝用灰浆饱满度不小于95％的灰浆来填充，以沿高炉直径方向在高炉冷却壁与剩余残铁之间依次形成彼此紧密接触的厚度为80mm至100mm的碳料层和厚度不小于400mm的耐火砖层，从而在所述区域内形成紧密填充的新内衬。

2.如权利要求1所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，当被拆除的耐火内衬的区域还包括炉缸风口区时，所述方法还包括对炉缸风口区的砌筑，对炉缸风口区的砌筑要满足以下条件：在新内衬的高度超出残铁高度时，将新内衬的耐火砖层向高炉中心部分均匀的伸出，每层砖的伸出尺寸不大于40mm，以确保在新内衬距离风口铜套二套下沿的尺寸不小于500mm时形成能够包住风口铜套二套的炉缸风口区内衬。

3.如权利要求1或2所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，当被拆除的耐火内衬的区域还包括出铁口时，所述方法还包括采用浇注料浇注以形成出铁口，浇注料的厚度为200mm至350mm。

4.如权利要求3所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，所述浇注料是磷酸盐类浇注料、碳化硅浇注料或刚玉质浇注料中的一种。

5.如权利要求4所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，所述磷酸盐类浇注料按重量百分比计包括由90wt％的磷酸盐浇注料和10wt％的碳化硅细粉组成的混合料，以及外加的占混合料的3％的高炉水泥和占混合料的7％的浓度为45％的磷酸。

6.如权利要求1所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，还包括通过拆除被侵蚀40％以上的耐火内衬及其附近的冷却壁以形成大门，然后在大门外搭设脚手架以及用于排出被拆除的耐火内衬和残铁的通道。

7.如权利要求1所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，所述耐火砖是高铝砖、粘土砖、复合莫来石砖和棕刚玉砖中的至少一种，所述耐火砖的尺寸为400×150/135×75或400×150/135×90。

8.如权利要求1所述的高炉炉衬维修方法，其特征在于，所述被严重侵蚀的耐火内衬是指被侵蚀掉的厚度占耐火内衬总厚度的一半以上的耐火内衬。

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