CN108893570A - 整体浇注的高炉炉缸及其浇注施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体浇注的高炉炉缸及浇注施工方法，涉及高炉炉缸技术领域，在整体浇注时，均采取采取泵送自流浇注成型的方法进行浇注，制备导热层浇注料和陶瓷杯体浇注料；清理修复炉缸；浇注炉底导热层浇注料；安装支护侧壁导热层浇注模具，浇注侧壁导热层浇注料，待侧壁脱水、硬化成型后，由下至上拆除模具；浇注陶瓷杯体底部浇注料；安装支护陶瓷杯体浇注模具；浇注陶瓷杯体侧壁浇注料；待陶瓷杯体侧壁浇注料脱水、硬化成型后，拆除模具。本发明能够节省高炉内衬维护和修复的施工时间，降低施工难度和生产施工成本，减少高炉频繁停炉休风检修带来的高炉作业率降低的损失，大大提高高炉作业率，降低材料消耗，提高生产效率和技术经济效益。

Description

整体浇注的高炉炉缸及其浇注施工方法

技术领域

本发明涉及高炉炉缸技术领域，具体涉及一种施工周期短、节省劳动力、结构合理修复快、检修成本低、使用寿命长的整体浇注的高炉炉缸及其浇注施工方法。

背景技术

高炉炉缸的耐材包括导热耐材和陶瓷杯两部分，导热耐材一般为碳砖，陶瓷杯作用是保护碳砖隔离铁水，而传统的陶瓷杯结构为砌筑砖。炼铁厂高炉炉缸在使用一定时间后，会因建设质量、生产操作、材料品质、尤其是强化冶炼等因素的影响，导致高炉的有关部位发生不同程度的损伤，如：高炉炉缸陶瓷杯在高温溶蚀、物料侵蚀的影响下，造成剥落，导致基本功能丧失；炉缸部位因炭砖衬体蚀损、剥落、减薄，导致炉底热流强度提高；铁口部位，也会出现不同程度的内衬侵蚀、剥落，使出铁口呈喇叭口状，从而导致铁口深度变浅、堵口困难，炮泥用量增大；风口带部位，由于炉料的磨蚀、高温的溶蚀、热气流的冲击，会不同程度出现耐火衬体减薄及不规整状况；高炉炉身(含炉腹、炉腰)部位由于受物料冲击、气流冲刷，化学侵蚀、热态熔蚀等的作用，内衬耐火材料(如耐火砖、喷涂料)减薄或脱落，冷却壁损坏，失去冷却功能。

上述损伤会导致高炉的炉前操作环境恶化，存在严重的安全隐患，并直接影响高炉的安全生产和使用寿命。

为了确保高炉生产的正常进行及现场环境的安全，延长高炉寿命，提高技术经济效益，需要对高炉的受损部位进行修复，近年来，高炉炉身的修复施工，一般采用半干法喷涂料或湿法喷涂料(或曰喷注料)进行整体喷涂维护或采用砌筑耐火砖的方法修复高炉内衬进行维护。

采用喷涂料(或喷注料)进行高炉内衬修复时，由于喷涂料干燥及烧成后，结构的致密度较低，耐火性能较低，且与原高炉内衬结构的结合度较差，修复完成后在使用时，耐火性能较低，容易发生脱落，使用寿命较短。

采用砌筑耐火砖的方法进行高炉内衬修复时，采用相应牌号的耐火泥浆砌筑，不但新老结合面难以处理，且新的砌体由于耐火泥浆与耐火砖结合的密实性差的特点，在使用一段时间后，容易形成空隙，致使耐火砖衬体结合不紧密，容易磨损、出现脱落、甚至局部坍塌，使用寿命较短。

再则，碳砖砌筑+陶瓷杯砖砌筑的设计模式砌筑存在砖缝，铁水易从砖缝中逐渐渗透，先将陶瓷杯砖侵蚀掉，进而侵蚀碳砖，直至烧坏冷却壁而发生炉缸漏铁事故；高炉中修，采用砌筑方式难度较大：一方面残渣残衬清理难度大，另一方面砌筑砖需预制，供货周期长，且砌筑施工缓慢，效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工周期短、节省劳动力、结构合理、修复快、检修成本低、使用寿命长的整体浇注的高炉炉缸及其浇注施工方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供的一种整体浇注的高炉炉缸，该高炉炉缸包括炉缸冷却壁、风口、象脚区及出铁口，还包括侧壁由内向外依次设置的高导热材料层和陶瓷杯体材料层，炉底由下至上依次设置的高导热材料层和陶瓷杯体材料层，所述出铁口处设有出铁口预制泥包，所述风口处设有风口带缓冲层。

另一方面，本发明提供一种上述高炉炉缸的整体浇注施工方法，该方法包括如下流程步骤：

步骤S110：制备导热层浇注料和陶瓷杯体浇注料；

步骤S120：清理修复炉缸；

步骤S130：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉底导热层浇注料；

步骤S140：安装支护炉壁导热层浇注模具；

步骤S150：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉壁导热层浇注料；

步骤S160：待炉壁导热层浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除炉壁导热层浇注模具；

步骤S170：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体底部浇注料；

步骤S180：安装支护陶瓷杯体侧壁浇注模具；

步骤S190：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体侧壁浇注料；

步骤S200：待陶瓷杯体浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除陶瓷杯体侧壁浇注模具。

进一步的，所述导热层浇注料由C-SiC质、全SiC质或全C材料中的一种制成。

进一步的，所述陶瓷杯体浇注料由刚玉质、SiC质或莫来石质中的一种或几种制成。

进一步的，在采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉底导热层浇注料前清理炉缸。

进一步的，所述清理炉缸具体包括：在确认施工现场达到施工条件后，修补冷却壁缝隙，采用氧割、风镐或钢钎，将炉缸内的焦炭、渣铁清理干净，将出铁口、风口内的残渣清理干净。

进一步的，所述侧壁导热层浇注料的浇注高度低于风口的高度，在陶瓷杯体侧壁浇注料浇注至风口时，安装支护风口模具。

进一步的，在浇注炉底导热层浇注料和陶瓷杯体底部浇注料时，分层进行浇注；在浇注炉壁导热层浇注料和陶瓷杯体侧壁浇注料时，分别分层安装炉壁导热层浇注模具和陶瓷杯体侧壁浇注模具，分层浇注。

进一步的，在浇注炉底导热层浇注料时，分4层进行浇注；在浇注炉壁导热层浇注料时，分3层支护模具进行浇注。

进一步的，在浇注陶瓷杯体底部浇注料时，分两层进行浇注；在浇注陶瓷杯体侧壁浇注料时，分3层支护模具进行浇注。

本发明有益效果：采用泵送自流型浇注方式一体成型导热层和陶瓷杯体，不易形成裂缝，延长了高炉炉缸的使用寿命；高导热浇注料和陶瓷杯体浇注料不需提前预定，供货快、施工周期短，可大大节省劳动力和综合成本；对中修高炉，可保护性清理残存碳砖，鉴于浇注料良好的自流填充效果，对残存砖的清理表面平整度无严格要求，可进一步提高修复效率和降低检修成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的整体浇注的高炉炉缸结构图。

图2为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸的施工方法流程图。

图3为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸在浇注导热层浇注料前清理后的状态示意图。

图4为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸在浇注完导热层浇注料后的状态示意图。

图5为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸在浇注完陶瓷杯体浇注料后的状态示意图。

其中：1-冷却壁；2-风口带缓冲层；3-炉壁高导热材料层；4-出铁口；5-陶瓷杯体侧壁材料层；6-风口；7-象脚区；8-炉底高导热材料层；9-陶瓷杯体底部材料层。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

需要说明的是，在本发明所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例

如图1所示，本发明实施例提供了一种整体浇注的高炉炉缸，该高炉炉缸包括炉缸冷却壁1、风口6、象脚区7及出铁口4，还包括侧壁由内向外依次设置的炉壁高导热材料层3和陶瓷杯体侧壁材料层5，炉底由下至上依次设置的炉底高导热材料层8和陶瓷杯体底部材料层9，所述出铁口4处设有出铁口预制泥包，所述风口6处设有风口带缓冲层2。

如图2所示，本发明实施例提供了一种如上所述的高炉炉缸的整体浇注施工方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤S110：制备导热层浇注料和陶瓷杯体浇注料；

步骤S120：清理修复炉缸；如图3所示，为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸在浇注导热层浇注料前清理后的状态示意图。

步骤S130：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉底导热层浇注料；

步骤S140：安装支护炉壁导热层浇注模具；

步骤S150：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉壁导热层浇注料；

步骤S160：待炉壁导热层浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除炉壁导热层浇注模具；如图4所示，为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸在浇注完导热层浇注料后的状态示意图。

步骤S170：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体底部浇注料；

步骤S180：安装支护陶瓷杯体侧壁浇注模具；

步骤S190：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体侧壁浇注料；

步骤S200：待陶瓷杯体浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除陶瓷杯体侧壁浇注模具。如图5所示，为本发明实施例所述的整体浇注高炉炉缸在浇注完陶瓷杯体浇注料后的状态示意图。

在本发明的一个具体实施例中，所述导热层浇注料由C-SiC质、全SiC质或全C材料中的一种制成。

在实际应用中，上述导热层浇注料的制作材料并不受上述材料的限制，本领域技术人员可根据实际情况具体选择导热层浇注料的制作材料。

在本发明的一个具体实施例中，所述陶瓷杯体浇注料由刚玉质、SiC质或莫来石质中的一种或几种制成。

在实际应用中，上述陶瓷杯体浇注料的制作材料并不受上述材料的限制，本领域技术人员可根据实际情况具体选择陶瓷杯体浇注料的制作材料。

在本发明的一个具体实施例中，在浇注炉底导热层浇注料前清理炉缸。

在本发明的一个具体实施例中，所述清理炉缸具体包括：在确认施工现场达到施工条件后，修补冷却壁缝隙，采用氧割、风镐或钢钎，将炉缸内的焦炭、渣铁清理干净，将出铁口、风口内的残渣清理干净。如图3所示，清理后的炉缸内部，冷却壁表面干净整洁，没有裂缝，可保证导热层的浇注质量。

在炉缸和炉身的上部设置安全防护网并搭建安全平台，清理炉缸、炉身内衬部位的铁渣、残渣(残铁)、熔渣，并将残渣、熔瘤、风化料、氧化料清理干净，将疏松耐材清理干净，随后采用高压水冲洗冷却壁表面。

在本发明的一个具体实施例中，所述导热层浇注料的浇注高度低于风口的高度，在陶瓷杯体浇注料浇注至风口时，安装支护风口模具。如图4所示，在浇注完导热层浇注料后，风干成型后，导热层的整体高度低于风口的高度。

在本发明的一个具体实施例中，在浇注导热层浇注料和陶瓷杯体浇注料时，分别分层安装导热层浇注模具和陶瓷杯体浇注料模具，分层浇注。

在本发明的一个具体实施例中，在浇注导热层浇注料时，炉底部分分4层支护模具，分层进行浇注；侧壁部分分3层支护模具，分层浇注。

在实际应用中，上述导热层浇注料浇注时，分层情况并不受上述层数的限制，本领域技术人员可根据具体情况合理设置导热层浇注模具的层数。

如图5所示，在本发明的一个具体实施例中，在浇注陶瓷杯体浇注料时，陶瓷杯体衬底部分分2层支护模具，分层进行浇注；陶瓷杯体侧壁及风口带部分分3层支护模具，分层进行浇注。

在实际应用中，上述陶瓷杯体浇注料浇注时，分层情况并不受上述层数的限制，本领域技术人员可根据具体情况合理设置陶瓷杯浇注模具的层数。

本发明实施例所述的施工方法，在具体施工时，根据高炉构造，结合该高炉运行特点及实际要求，前期可灵活调整高炉炉缸设计方案；方案确定后，两种浇注材料用量、模具用量、辅助材料用量等全部确定。只需严格执行施工方案即可。在高炉内部由下至上安装炉缸、炉身施工模板/模具，每层安装的高度为1500mm，实际安装的高度根据模板的标准高度或所在部位浇注衬体的高度确定。模板/模具可采用钢质材料、也可以采用木质材料、也可以采用钢质和木质材料交替、搭配进行。

由下至上按炉缸(含出铁口、风口带)→炉腹→炉腰→炉身部位进行安装、固定相对应的模板/模具；同时进行整体浇注至完成，形成浇注体，且浇注体的高度与模板安装的高度基本同步。

其中，在将浇注至风口带时，应安装特制的风口带模板/模具，安装风口带模板/模具时应注意与炉壳及炉缸模板的固定，风口带模板/模具的尺寸应尽可能接近风口带的设计尺寸，风口带模板/模具一般采用钢板制作，钢板的厚度不小于3mm，也可以采用木质材料制作，安装风口带模板/模具时，应该保证风口带浇注料衬体的厚度不低于200mm，或使浇注料尽可能接近新建高炉初始风口带的尺寸厚度。

高炉炉缸、炉身模板/模具的安装：高炉炉缸、炉身模板/模具的非浇注面，应采用钢结构支撑与固定；高炉炉缸、炉身模板/模具浇注面的上部，也应采用钢结构支撑与固定，确保模具的稳定与固定，不得有任何意义的位移现象。通过合适的支撑件固定模板/模具，确保模板/模具整体的稳定、牢固及密实性，确保浇注施工衬体的整体性及密实性。

在安装高炉炉缸、炉身模板/模具时，应确认：浇注厚度、风口带浇注厚度、炉身浇注料的厚度等尽可能接近初始设计炉型的尺寸，即使浇注料衬体尽可能接近新建高炉炉缸、炉身内衬耐火材料的厚度。

待浇注衬体的硬度达到要求标准时，拆除模板/模具及安全防护系统并自然干燥及烘烤浇注衬体至符合标准。

综上所述，本发明实施例通过采用一体浇注成型的方式整体浇注高炉炉缸内衬，一体成型的导热层和陶瓷杯体具有更高的耐火度、干燥及烧后耐压/抗折强度、荷重软化温度、体积密度，较低的显气孔率和重烧变化率，良好的抗冲刷、抗侵蚀、耐磨蚀性能，同时具有良好的热震稳定性。由于一体成型浇注料结构致密，且强度较高，耐火性较高，整体性大大提高，使炉身内衬成为坚固致密的“耐火衬体”，使用寿命大为提高。浇注料料体流动性较好，施工快速方便，快干防爆性能优良，脱模时间短，能够节省高炉内衬维护和修复的施工时间，降低了施工难度和生产施工成本，减少了高炉频繁停炉休风检修带来的高炉作业率降低的损失，大大提高了高炉作业率，降低了材料消耗，提高生产效率、提高技术经济效益。

本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种整体浇注的高炉炉缸，包括炉缸冷却壁(1)、风口(6)、象脚区(7)及出铁口(4)，其特征在于：还包括侧壁由内向外依次设置的炉壁高导热材料层(3)和陶瓷杯体侧壁材料层(5)，炉底由下至上依次设置的炉底高导热材料层(8)和陶瓷杯体底部材料层(9)，所述出铁口(4)处设有出铁口预制泥包，所述风口(6)处设有风口带缓冲层(2)。

2.一种高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于，包括如下流程步骤：

步骤S110：制备导热层浇注料和陶瓷杯体浇注料；

步骤S120：清理修复炉缸；

步骤S130：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉底导热层浇注料；

步骤S140：安装支护炉壁导热层浇注模具；

步骤S150：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉壁导热层浇注料；

步骤S160：待炉壁导热层浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除炉壁导热层浇注模具；

步骤S170：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体底部浇注料；

步骤S180：安装支护陶瓷杯体侧壁浇注模具；

步骤S190：采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体侧壁浇注料；

步骤S200：待陶瓷杯体浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除陶瓷杯体侧壁浇注模具。

3.根据权利要求2所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：所述导热层浇注料由C-SiC质、全SiC质或全C材料中的一种制成。

4.根据权利要求2所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：所述陶瓷杯体浇注料由刚玉质、SiC质或莫来石质中的一种或几种制成。

5.根据权利要求2所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：在浇注炉底导热层浇注料前清理炉缸。

6.根据权利要求5所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：所述清理炉缸具体包括：在确认施工现场达到施工条件后，修补冷却壁缝隙，采用氧割、风镐或钢钎，将炉缸内的焦炭、渣铁清理干净，将出铁口、风口内的残渣清理干净。

7.根据权利要求2所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：所述侧壁导热层浇注料的浇注高度低于风口的高度，在陶瓷杯体侧壁浇注料浇注至风口时，安装支护风口模具。

8.根据权利要求2所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：在浇注炉底导热层浇注料和陶瓷杯体底部浇注料时，分层进行浇注；在浇注炉壁导热层浇注料和陶瓷杯体侧壁浇注料时，分别分层安装炉壁导热层浇注模具和陶瓷杯体侧壁浇注模具，分层浇注。

9.根据权利要求8所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：在浇注炉底导热层浇注料时，分4层进行浇注；在浇注炉壁导热层浇注料时，分3层支护模具进行浇注。

10.根据权利要求9所述的高炉炉缸整体浇注施工方法，其特征在于：在浇注陶瓷杯体底部浇注料时，分两层进行浇注；在浇注陶瓷杯体侧壁浇注料时，分3层支护模具进行浇注。