CN112123544B - 一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉建造施工工艺技术领域，具体涉及一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，炉底区域采用炉底浇注料进行浇注施工替代传统的陶瓷杯垫，炉缸部位采用炉缸浇注料代替传统的陶瓷杯砖，消除了传统陶瓷杯与炭砖之间的填充层，减少了热阻层，保证了浇注炉缸整体的传热效率，风口区域采用风口浇注料代替传统的风口组合砖，出铁口区域采用出铁口浇注料代替传统的出铁口高铝砖，炉腹炉腰部位以及炉身分别采用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料和钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料进行浇注施工，本方法通过浇注方式在高炉内部形成密封稳定的内衬结构，有利于延长高炉的使用寿命，相对传统方式大大简化了加工过程，有利于缩短工期。

Description

一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法

技术领域

本发明涉及高炉建造施工工艺技术领域，具体涉及一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法。

背景技术

过去我们国内的大高炉都是采用陶瓷杯+炭砖的炉缸结构模式，这种结构虽然在国内应用具有比较好的效果，但是国内还是有很多高炉的使用寿命没有达到设计的使用寿命，国内专家都在研究高炉的长寿应用。使用传统的陶瓷杯组合砖有以下不足：

A、传统高炉炉缸陶瓷杯生产周期长（一般在3-4个月左右）。生产过程中需要经过配料、成型、烘干、烧成、拣选、打磨等多道繁杂的工序，生产周期比较长；B、陶瓷杯砖生产后必须在生产厂家进行打磨、预砌筑，预砌完后每块砖都要进行标号，组装砌筑时不能有任何的闪失，缺失、损坏任意一块就不能完成现场砌筑，现场实际条件与预砌时的情况还会有差别，对砌筑工艺的要求也同样很高，而且砌筑所形成的缝隙不均匀的现象不可避免；C、传统的陶瓷杯泥浆砌筑造成砖与砖之间缝隙变大，且在高炉投产后存在发生钻铁、漏铁、跑煤气等事故隐患；D、由于陶瓷杯砖密度小于铁水的密度，一旦钻铁后，单个的陶瓷杯砖就会形成漂砖，导致炭砖直接就接触到铁水与渣铁，被渣铁侵蚀；E、传统的陶瓷杯采用砖与砖之间的砌筑，出现千砖千缝的现象。特别是陶瓷杯与炭砖之间的缝和陶瓷杯砖之间的缝，根本就避免不了，组合砖在砌筑中的三角缝会更大一些。

国内大高炉原来的冷却壁通常采用热面砌砖、镶砖和湿法喷注方式，这三种处理方式都存在不足：A、砌砖结构：由于砌筑的耐火砖由下部耐火砖逐层支撑，自身稳定性不足，一旦下部耐火砖被侵蚀，上部耐火砖将难以立足，结果使冷却壁热面暴露在炉内。B、镶砖结构：镶砖结构耐火砖由冷却壁镶砖槽提供支撑，所镶嵌的砖两两紧贴，迷宫式布置，工艺十分复杂，镶砖温度梯度大，极易造成热应力破坏。导致镶砖从燕尾槽断裂。镶砖断裂后失去对冷却壁的保护。C、湿法喷注结构：由于施工过程使用高压泵送喷射在冷却壁表面，施工中存在粉尘污染，施工中伴随一定量的反弹料落入炉底，造成材料浪费，对施工工艺要求较高，若某区域物料结合不完全或者喷射压力较低时，不能与冷却壁热面形成紧密粘结，开炉后受到物料和气流的冲刷容易脱落，不能有效起到保护作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种新的高炉内衬施工工艺，炉底区域采用炉底浇注料进行浇注施工替代传统的陶瓷杯垫，炉缸部位采用炉缸浇注料代替传统的陶瓷杯砖，消除了传统陶瓷杯与炭砖之间的填充层，减少了热阻层，保证了浇注炉缸整体的传热效率，风口区域采用风口浇注料代替传统的风口组合砖，延长风口区耐材的使用寿命，出铁口区域采用出铁口浇注料代替传统的出铁口高铝砖，极大的增强了抗渣铁侵蚀能力，炉腹炉腰部位以及炉身分别采用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料和钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料进行浇注施工，本方法通过浇注方式在高炉内部形成密封稳定的内衬结构，不仅有利于延长高炉的使用寿命，而且相对传统的方式，大大简化了加工过程，有利于缩短工期。

本发明为解决上述问题提供的是一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，包括以下步骤：

步骤一、炉底浇注，清洁高炉炉底的炭砖表面使炉底平整，以炉底的中心为圆心环形铺设耐火纤维板，耐火纤维板的厚度为30-50mm，通过高压管道向炉底表面耐火纤维板围成的区域泵送炉底浇注料，炉底浇注料自流找平浇注，成型后养护24h；

步骤二、炉缸浇注，以高炉的中心线为中心在距高炉内壁300-500mm处搭设脚手架，在高炉内壁安装第一支模并加固，对第一支模的壳子板刷油后，向壳子板与高炉内壁之间逐层泵送炉缸浇注料进行自流浇注，每层浇注完成后养护至少8小时，炉缸浇注过程中在对应出铁口区域的高度预埋用于安装出铁口的套筒；

步骤三、风口浇注，在炉体的风口区域预支护安装大套模具并进行第二支模，在风口大套的外部罩设一层耐火纤维毡后将其安装到大套模具内，风口大套外部与大套模具内壁间无大于5mm的缝隙，对风口大套与大套模具之间匀速浇注风口浇注料使风口大套固定在大套模具内；

步骤四、出铁口浇注，在高炉内部对应出铁口区域安装第三支模，第三支模与炉缸的衔接处为弧形，向第三支模与炉缸之间浇注出铁口浇注料，出铁口浇注料的浇注区域比高炉对应炉缸区域的侧壁厚30-50cm；

步骤五、炉腹和炉腰的浇注，在高炉内部搭设第四支模，对风口区域的上方注入泥浆，泥浆干燥后在炉腹和炉腰区域使用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料自下而上逐层浇注，每层浇注层浇注完成后养护至少8小时，然后在其上层浇注泥浆作为缓冲层；

步骤六、炉身浇注，在炉体内部对应炉身区域进行第五支模，逐层浇注钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料，每模浇注完成后养护至少8小时。

进一步的，所述步骤一中的炉底浇注料的原料，按照重量份数包括碳化硅35-45份、碳10-20份、刚玉20-30份、莫来石6-8份、均化料5-9份、鳞片石墨4-5份、金属硅3-5份以及硅酸盐水泥0-7份。

进一步的，所述步骤二中的炉缸浇注料的原料，按照重量份数包括致密刚玉30-40份、碳化硅10份、纳米复合结合剂0-5份、C70硅酸盐水泥12-15份、绢云母8-10份、广西白泥6-9份、α-氧化铝微粉20-25份、硅微粉10-15份以及三聚磷酸钠0-1.5份。

进一步的，所述步骤三中的风口浇注料的原料，按照重量份数包括致密刚玉50-60份、碳化硅10-15份、C75硅酸盐水泥8-12份、氧化铝粉7-9份、硅线石5-8份、膨润土3-6份和高岭土3-5份。

进一步的，所述步骤四中的出铁口浇注料的原料，按照重量份数包括硅溶胶25份、石英砂15-20份、97碳化硅40-50份、硅微粉17-23份、氧化铝粉23-26份、1-3mm电熔刚玉20-25份、锆英砂7-9份以及焦宝石6-9份。

进一步的，所述步骤五中的钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料的原料，按照重量份数包括55-65份的SiC-Si₃N₄-C、12-17份的氮化铝、2.2份的氮化钛、8-13份的Al₂O₃、5-8份的碳化硼、7-11份的广西白泥以及0-3份的结合剂。

进一步的，所述步骤六中的钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料的原料，按照重量份数包括氮化铝微粉30-40份、高纯碳化硅6-8份、莫来石9-11份、氧化铝粉20-30份、硅微粉9-11份、蒙脱石10-15份、绢云母2.5-5份、结合剂0-5份以及减水剂0-2.5份。

进一步的，所述风口大套与高炉外壁的铸铁冷却壁之间填充有铁屑。

进一步的，所述步骤二中在炉缸内壁设置有炭砖层，炭砖层外壁设置有炭素捣打料层，炭素捣打料层与炉缸内壁之间填充有泥浆层，所述炉缸浇注料浇注在炭砖层内壁。

本发明与现有技术相比具有的有益效果有：本方案整体采用浇注施工的方式，大大缩短了施工工期，减少了材料的浪费，同时在施工过程中避免引起粉尘污染；炉缸和炉底的浇注式结构使得使用过程中不会发生煤气泄漏的现象，出铁口区域的浇注式结构可避免出铁口漏煤气现象，炉腹炉腰部位浇注式结构可降低炉腹上部及风口区煤气、水蒸汽对下部炭砖及炭捣料层的破坏，同时可有效避免炉腹上部及风口区的碱金属对下部炭砖及炭捣料层的破坏，杜绝了外部空气、水蒸汽对下部炭砖及炭捣料层的破坏，从而使得炉底炉缸区域的炭砖和炭捣料的使用寿命；与传统方式相比，风口区域耐材的使用寿命得以保证，冷却壁内壁的内衬层采用直接浇注成型的方式，使得成型后的内衬有利于维持热平衡，高炉整体减少了热阻层，保证了较高的传热效率。

附图说明

图1是本发明中高炉内衬的结构示意图；

图2是本发明的炉底浇注的施工示意图；

图3是本发明中高炉的风口区域的结构示意图；

图4是本发明中出铁口区域的浇注示意图；

图5是本发明中炉身的浇注示意图；

图6是本发明中出铁口区域的浇注示意图；

图7是本发明中案例钢厂的停炉前一周平均经济指标；

图8是本发明中案例钢厂的开炉一周后的高炉指标；

图9是本发明中案例钢厂炉底浇注现场图；

图10是本发明中案例钢厂炉缸浇注现场图；

图11是本发明中案例钢厂炉缸浇注完成示意图；

图12是本发明中案例钢厂风口浇注现场图；

图13是本发明中案例钢厂出铁口浇注现场图；

图14是本发明中案例钢厂的炉身浇注现场示意图；

图15是本发明中案例钢厂的炉身浇注完成示意图；

图中标记：1、炉底浇注料，2、炭砖，3、炉缸浇注料，4、风口大套，5、出铁口，6、炉身，7、风口浇注料，8、钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料，9、钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料。

具体实施方式

实施例1

一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，包括以下步骤：

步骤一、炉底浇注，如图1-2所示

炉底采用炉底浇注料1替代传统方式的陶瓷杯垫，炉底浇注料1的原料按照重量份数包括碳化硅35份、碳10份、刚玉20份、莫来石6份、均化料5份、鳞片石墨4份以及金属硅3份，炉底浇注料1的配料过程包括混练、筛动、称重等，为了使成品的耐火粉料能均匀的包裹住耐火骨料颗粒，混练时先将刚玉、莫来石、金属硅等颗粒骨料部分先加入强制式搅拌机内进行混合搅拌，再加入鳞片石墨、均化料等微粉，然后添加剩余的添加剂，搅拌混合10-15min后经过筛动、称重并分装，炉底浇注料1使用时将配置好的粉料加水混合搅拌后形成泥料，搅拌过程中加入硅溶胶结合剂，硅溶胶结合剂匀速投料并且投料时间控制在五分钟以内，炉底浇注料1成型后具有良好的导热性能和良好的耐高温抗侵蚀性能，能够有效抵御铁水侵蚀，维持炉底的热平衡稳定；

对炉底浇注时首先清洁高炉炉底的炭砖2表面使炉底平整，以炉底的中心为圆心环形铺设耐火纤维板，耐火纤维板的厚度为30-50mm，采用空气压缩机通过高压管道将制成的炉底浇注料1泵送至炉底表面耐火纤维板围成的区域，炉底浇注料1自流找平浇注，成型后进行24h养护；

步骤二、炉缸浇注，如图1、2和4所示，

炉缸浇注料3的原料按照重量份数包括致密刚玉30份、碳化硅10份、纳米复合结合剂0.5份、C70硅酸盐水泥12份、绢云母8份、广西白泥6份、α-氧化铝微粉20份、硅微粉10份以及三聚磷酸钠0.5份，炉缸浇注料3的粉料配料过程与炉底浇注料1大致相同，均包括混练和筛动，炉缸浇注料3使用时将制备好的粉料加入搅拌机中加水搅拌成泥料，搅拌过程中加入速凝剂；

高炉内壁对应炉缸区域预设置有炭砖2层，炭砖2层的外壁设置炭素捣打料层，炭素捣打料与高炉的炉缸部分内壁之间填充有泥浆层，然后以高炉的中心线为中心在距高炉内壁300-500mm处搭设脚手架，在高炉内壁对炭砖2层内壁安装第一支模并加固，对第一支模的壳子板刷油后，向壳子板与高炉内壁的炭砖2层之间逐层泵送炉缸浇注料3，每层均进行自流找平浇注，每层浇注完成后养护至少8小时，自下而上逐层浇注最终完成炉缸区域的浇注，在炉缸浇注过程中在对应出铁口5区域的高度预埋用于安装出铁口5的套筒；本方案中以炉缸浇注料3来替代传统的陶瓷杯砖结构，炉缸浇注料3制成的炉缸结构具有高强度、耐高温、抗铁渣侵蚀、耐热震、抗冲刷等特性，与传统的陶瓷杯结构相比消除了陶瓷杯与炭砖2之间的填充层，减少了热阻层，保证炉缸整体具有较高的传热效率；

步骤三、风口浇注，如图1、2和3所示，

风口浇注料7的原料按照重量份数包括致密刚玉50份、碳化硅10份、C75硅酸盐水泥8份、氧化铝粉7份、硅线石5份、膨润土3份和高岭土3份，上述原料在强制式搅拌机混练后经筛动加工形成粉料，上述粉料加入搅拌机并加水混合搅拌，搅拌过程中加入硅溶胶结合剂和速凝剂，制成泥料。

炉缸浇注时在炉体的封口区域预留出风口，在炉体的风口区域预支护安装大套模具，大套模具是依据风口大套4的规格预制的，在炉体内对应风口区域处进行第二支模，在风口大套4的外部罩设一层耐火纤维毡后将其安装到大套模具内，确保风口大套4对应处于大套模具内的部分与大套模具的内壁间无大于5mm的缝隙，然后风口大套4与高炉外壁的铸铁冷却壁之间填充铁屑，使风口大套4位置稳定，对风口大套4与大套模具之间匀速浇注，浇注时需控制物料流速缓慢稳定的浇注最终风口浇注料7使风口大套4固定在大套模具内，浇注完成后养护至少8h。本方案中以风口浇注料7来代替传统的风口组合砖，原料中不添加水泥，以优质致密刚玉、碳化硅为主要原料，以美国进口硅溶胶为结合剂同时加入少量速凝剂，保证强度的同时，减少浇注料的杂质含量，本方案的风口浇注料7结构具有耐高温、耐热震、抗碱性、抗侵蚀的性能，可快速形成渣皮，有利于延长风口区耐材使用寿命。

步骤四，出铁口5浇注，如图1、2、4和6所示，

出铁口浇注料的原料，按照重量份数包括硅溶胶25份、石英砂15份、97碳化硅40份、硅微粉17份、氧化铝粉23份、1-3mm电熔刚玉20份、锆英砂7份以及焦宝石6份，上述原料经混练、筛动后制成粉料，粉料加水混合搅拌制成浇注用的泥料；在高炉内部对应出铁口5区域安装第三支模，第三支模与炉缸的衔接处为具有倾斜角度的平滑圆弧形，向第三支模与炉缸之间浇注出铁口浇注料，出铁口浇注料的浇注区域比高炉对应炉缸区域的侧壁厚30-50cm，浇注完成后养护至少8h。

本方案中出铁口5区域采用出铁口浇注料替代了传统的出铁口5高铝砖，该结构具有抗冲刷、抗渣铁侵蚀性能，原料中以纳米级硅溶胶作为结合剂，出铁口浇注料的烧后线变化在+0.1-0.2%，依靠硅氧键形成闭合的环、链、网，继而再形成立体的网状结构，这种立体网状结构能够最大限度提高材料的强度和致密度，抵抗铁水环流的冲刷，增大抗渣铁侵蚀能力。

步骤五、炉腹和炉腰的浇注，如图1所示，

在高炉内部对应炉腹、炉腰部位搭设第四支模，对风口区域的上方注入一层泥浆，泥浆干燥后在炉腹、炉腰区域使用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料8自下而上逐层浇注，每层浇注层浇注完成后养护至少8小时，每层浇注层的上层均浇注一层泥浆作为缓冲层；本方案中采用高强度的钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料8代替传统的Si4N3-SiC镶砖，该浇注料的原料按照重量份数包括55份的SiC-Si3N4-C、12份的氮化铝、2.2份的氮化钛、8份的Al2O3、5份的碳化硼、7份的广西白泥以及0-0.5份的结合剂，上述原料经混练和筛动操作后制成粉料，粉料加水制成泥料，泥料制备过程中加入钢纤维以将加强浇注层的强度，使得本方案的炉腰、炉腹部位的内衬具有导热性好、韧性大、强度高、耐渣铁侵蚀和抗碱性侵蚀等特性。

步骤六、炉身6浇注，如图1和5所示，

在炉体内部对应炉身6区域进行第五支模，逐层浇注钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料9，每模浇注完成后养护至少8小时，高炉中上部的冷却壁热面采用钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料9代替传统的浸磷酸黏土砖，该浇注料的原料按照重量份数包括氮化铝微粉30份、高纯碳化硅6份、莫来石9份、氧化铝粉20份、硅微粉9份、蒙脱石10份、绢云母2.5份、结合剂0-0.5份以及减水剂0-0.5份，上述原料通过强制式搅拌机混练后筛动加工制成粉料，浇注前将粉料混合加水制成泥料，搅拌过程中加入刚玉和金属钢纤维，浇注后的炉身6内衬具有耐磨、强度高，韧性好，耐机械磨损、抗热震等特性。

本方案加工过程中在炉内进行搭设脚架，逐层支模并逐层泵送自流浇注，每一层的养护时间不小于8小时，每层均一次浇注成型，整个高炉的内衬自下而上形成一个完整的整体，全炉浇注完成后依据烘炉曲线进行为期七天的烘炉，以保证材料的强度等性能完全实现。

以下以江苏某钢厂一高炉施工为例，如图9-15所示，该高炉于2013年开炉，年平均高炉有效容积利用系数4.2，年产铁312万吨，顶燃式热风炉，12箱体袋除尘。

该高炉炉缸直径D缸=8.3m，炉缸高度H缸=5.7m，炉腹角78°11′，22个风口。停炉前钛渣、钛球护炉，含Ti量为0.1～0.15%，停炉前一周平均经济指标如图7所示，开炉一周后的高炉指标如图8所示，日产量、利用系数等参数均具有显著的提升。

实施例2

一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，包括以下步骤：

步骤一、炉底浇注，如图1-2所示

炉底采用炉底浇注料1替代传统方式的陶瓷杯垫，炉底浇注料1的原料按照重量份数包括碳化硅45份、碳20份、刚玉30份、莫来石8份、均化料9份、鳞片石墨5份、金属硅5份以及硅酸盐水泥7份，炉底浇注料1的配料过程包括混练、筛动、称重等，为了使成品的耐火粉料能均匀的包裹住耐火骨料颗粒，混练时先将刚玉、莫来石、金属硅等颗粒骨料部分先加入强制式搅拌机内进行混合搅拌，再加入鳞片石墨、均化料等微粉，然后添加剩余的添加剂，搅拌混合10-15min后经过筛动、称重并分装，炉底浇注料1使用时将配置好的粉料加水混合搅拌后形成泥料，搅拌过程中加入硅溶胶结合剂，硅溶胶结合剂匀速投料并且投料时间控制在五分钟以内，炉底浇注料1成型后具有良好的导热性能和良好的耐高温抗侵蚀性能，能够有效抵御铁水侵蚀，维持炉底的热平衡稳定；

对炉底浇注时首先清洁高炉炉底的炭砖2表面使炉底平整，以炉底的中心为圆心环形铺设耐火纤维板，耐火纤维板的厚度为30-50mm，采用空气压缩机通过高压管道将制成的炉底浇注料1泵送至炉底表面耐火纤维板围成的区域，炉底浇注料1自流找平浇注，成型后进行24h养护；

步骤二、炉缸浇注，如图1、2和4所示，

炉缸浇注料3的原料按照重量份数包括致密刚玉40份、碳化硅10份、纳米复合结合剂5份、C70硅酸盐水泥15份、绢云母10份、广西白泥9份、α-氧化铝微粉25份、硅微粉10份以及三聚磷酸钠1.5份，炉缸浇注料3的粉料配料包括混练和筛动，炉缸浇注料3使用时将制备好的粉料加入搅拌机中加水搅拌成泥料，搅拌过程中加入速凝剂；

高炉内壁对应炉缸区域预设置有炭砖2层，炭砖2层的外壁设置炭素捣打料层，炭素捣打料与高炉的炉缸部分内壁之间填充有泥浆层，然后以高炉的中心线为中心在距高炉内壁300-500mm处搭设脚手架，在高炉内壁对炭砖2层内壁安装第一支模并加固，对第一支模的壳子板刷油后，向壳子板与高炉内壁的炭砖2层之间逐层泵送炉缸浇注料3，每层均进行自流找平浇注，每层浇注完成后养护至少8小时，自下而上逐层浇注最终完成炉缸区域的浇注，在炉缸浇注过程中在对应出铁口5区域的高度预埋用于安装出铁口5的套筒；

步骤三、风口浇注，如图1、2和3所示，

风口浇注料7的原料按照重量份数包括致密刚玉60份、碳化硅15份、C75硅酸盐水泥12份、氧化铝粉9份、硅线石5份、膨润土6份和高岭土5份，上述原料在强制式搅拌机混练后经筛动加工形成粉料，上述粉料加入搅拌机并加水混合搅拌，搅拌过程中加入硅溶胶结合剂和速凝剂，制成泥料。

炉缸浇注时在炉体的封口区域预留出风口，在炉体的风口区域预支护安装大套模具，大套模具是依据风口大套4的规格预制的，在炉体内对应风口区域处进行第二支模，在风口大套4的外部罩设一层耐火纤维毡后将其安装到大套模具内，确保风口大套4对应处于大套模具内的部分与大套模具的内壁间无大于5mm的缝隙，然后风口大套4与高炉外壁的铸铁冷却壁之间填充铁屑，使风口大套4位置稳定，对风口大套4与大套模具之间匀速浇注，浇注时需控制物料流速缓慢稳定的浇注最终风口浇注料7使风口大套4固定在大套模具内，浇注完成后养护至少8h。

步骤四，出铁口5浇注，如图1、2、4和6所示，

出铁口浇注料的原料，按照重量份数包括硅溶胶25份、石英砂20份、97碳化硅50份、硅微粉23份、氧化铝粉26份、1-3mm电熔刚玉25份、锆英砂9份以及焦宝石9份，上述原料经混练、筛动后制成粉料，粉料加水混合搅拌制成浇注用的泥料；在高炉内部对应出铁口5区域安装第三支模，第三支模与炉缸的衔接处为具有倾斜角度的平滑圆弧形，向第三支模与炉缸之间浇注出铁口浇注料，出铁口浇注料的浇注区域比高炉对应炉缸区域的侧壁厚30-50cm，浇注完成后养护至少8h。

步骤五、炉腹和炉腰的浇注，如图1所示，

在高炉内部对应炉腹、炉腰部位搭设第四支模，对风口区域的上方注入一层泥浆，泥浆干燥后在炉腹、炉腰区域使用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料8自下而上逐层浇注，每层浇注层浇注完成后养护至少8小时，每层浇注层的上层均浇注一层泥浆作为缓冲层；本方案中采用高强度的钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料8代替传统的Si4N3-SiC镶砖，该浇注料的原料按照重量份数包括65份的SiC-Si3N4-C、17份的氮化铝、2.2份的氮化钛、13份的Al2O3、8份的碳化硼、11份的广西白泥以及3份的结合剂，上述原料经混练和筛动操作后制成粉料，粉料加水制成泥料，泥料制备过程中加入钢纤维以将加强浇注层的强度，使得本方案的炉腰、炉腹部位的内衬具有导热性好、韧性大、强度高、耐渣铁侵蚀和抗碱性侵蚀等特性。

步骤六、炉身6浇注，如图1和5所示，

在炉体内部对应炉身6区域进行第五支模，逐层浇注钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料9，每模浇注完成后养护至少8小时，高炉中上部的冷却壁热面采用钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料9代替传统的浸磷酸黏土砖，该浇注料的原料按照重量份数包括氮化铝微粉40份、高纯碳化硅8份、莫来石11份、氧化铝粉30份、硅微粉11份、蒙脱石15份、绢云母5份、结合剂5份以及减水剂2.5份，上述原料通过强制式搅拌机混练后筛动加工制成粉料，浇注前将粉料混合加水制成泥料，搅拌过程中加入刚玉和金属钢纤维，浇注后的炉身6内衬具有耐磨、强度高，韧性好，耐机械磨损、抗热震等特性。

本方案加工过程中在炉内进行搭设脚架，逐层支模并逐层泵送自流浇注，每一层的养护时间不小于8小时，每层均一次浇注成型，整个高炉的内衬自下而上形成一个完整的整体，全炉浇注完成后依据烘炉曲线进行为期七天的烘炉，以保证材料的强度等性能完全实现。

实施例3

一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，包括以下步骤：

步骤一、炉底浇注，如图1-2所示

炉底采用炉底浇注料1替代传统方式的陶瓷杯垫，炉底浇注料1的原料按照重量份数包括碳化硅40份、碳15份、刚玉25份、莫来石7份、均化料7份、鳞片石墨4.6份、金属硅4份以及硅酸盐水泥3.5份，炉底浇注料1的配料过程包括混练、筛动、称重等，为了使成品的耐火粉料能均匀的包裹住耐火骨料颗粒，混练时先将刚玉、莫来石、金属硅等颗粒骨料部分先加入强制式搅拌机内进行混合搅拌，再加入鳞片石墨、均化料等微粉，然后添加剩余的添加剂，搅拌混合10-15min后经过筛动、称重并分装，炉底浇注料1使用时将配置好的粉料加水混合搅拌后形成泥料，搅拌过程中加入硅溶胶结合剂，硅溶胶结合剂匀速投料并且投料时间控制在五分钟以内，炉底浇注料1成型后具有良好的导热性能和良好的耐高温抗侵蚀性能，能够有效抵御铁水侵蚀，维持炉底的热平衡稳定；

对炉底浇注时首先清洁高炉炉底的炭砖2表面使炉底平整，以炉底的中心为圆心环形铺设耐火纤维板，耐火纤维板的厚度为30-50mm，采用空气压缩机通过高压管道将制成的炉底浇注料1泵送至炉底表面耐火纤维板围成的区域，炉底浇注料1自流找平浇注，成型后进行24h养护；

步骤二、炉缸浇注，如图1、2和4所示，

炉缸浇注料3的原料按照重量份数包括致密刚玉35份、碳化硅10份、纳米复合结合剂3份、C70硅酸盐水泥13份、绢云母9份、广西白泥8份、α-氧化铝微粉23份、硅微粉13份以及三聚磷酸钠1份，炉缸浇注料3的粉料配料包括混练和筛动，炉缸浇注料3使用时将制备好的粉料加入搅拌机中加水搅拌成泥料，搅拌过程中加入速凝剂；

高炉内壁对应炉缸区域预设置有炭砖2层，炭砖2层的外壁设置炭素捣打料层，炭素捣打料与高炉的炉缸部分内壁之间填充有泥浆层，然后以高炉的中心线为中心在距高炉内壁300-500mm处搭设脚手架，在高炉内壁对炭砖2层内壁安装第一支模并加固，对第一支模的壳子板刷油后，向壳子板与高炉内壁的炭砖2层之间逐层泵送炉缸浇注料3，每层均进行自流找平浇注，每层浇注完成后养护至少8小时，自下而上逐层浇注最终完成炉缸区域的浇注，在炉缸浇注过程中在对应出铁口5区域的高度预埋用于安装出铁口5的套筒；

步骤三、风口浇注，如图1、2和3所示，

风口浇注料7的原料按照重量份数包括致密刚玉55份、碳化硅12.5份、C75硅酸盐水泥10份、氧化铝粉8份、硅线石6份、膨润土4份和高岭土4份，上述原料在强制式搅拌机混练后经筛动加工形成粉料，上述粉料加入搅拌机并加水混合搅拌，搅拌过程中加入硅溶胶结合剂和速凝剂，制成泥料。

炉缸浇注时在炉体的封口区域预留出风口，在炉体的风口区域预支护安装大套模具，大套模具是依据风口大套4的规格预制的，在炉体内对应风口区域处进行第二支模，在风口大套4的外部罩设一层耐火纤维毡后将其安装到大套模具内，确保风口大套4对应处于大套模具内的部分与大套模具的内壁间无大于5mm的缝隙，然后风口大套4与高炉外壁的铸铁冷却壁之间填充铁屑，使风口大套4位置稳定，对风口大套4与大套模具之间匀速浇注，浇注时需控制物料流速缓慢稳定的浇注最终风口浇注料7使风口大套4固定在大套模具内，浇注完成后养护至少8h。

步骤四，出铁口5浇注，如图1、2、4和6所示，

出铁口浇注料的原料，按照重量份数包括硅溶胶25份、石英砂17份、97碳化硅45份、硅微粉20份、氧化铝粉25份、1-3mm电熔刚玉23份、锆英砂8份以及焦宝石7.5份，上述原料经混练、筛动后制成粉料，粉料加水混合搅拌制成浇注用的泥料；在高炉内部对应出铁口5区域安装第三支模，第三支模与炉缸的衔接处为具有倾斜角度的平滑圆弧形，向第三支模与炉缸之间浇注出铁口浇注料，出铁口浇注料的浇注区域比高炉对应炉缸区域的侧壁厚30-50cm，浇注完成后养护至少8h。

步骤五、炉腹和炉腰的浇注，如图1所示，

在高炉内部对应炉腹、炉腰部位搭设第四支模，对风口区域的上方注入一层泥浆，泥浆干燥后在炉腹、炉腰区域使用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料8自下而上逐层浇注，每层浇注层浇注完成后养护至少8小时，每层浇注层的上层均浇注一层泥浆作为缓冲层；本方案中采用高强度的钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料8代替传统的Si4N3-SiC镶砖，该浇注料的原料按照重量份数包括60份的SiC-Si3N4-C、14份的氮化铝、2.1份的氮化钛、11份的Al2O3、6.5份的碳化硼、9份的广西白泥以及1份的结合剂，上述原料经混练和筛动操作后制成粉料，粉料加水制成泥料，泥料制备过程中加入钢纤维以将加强浇注层的强度，使得本方案的炉腰、炉腹部位的内衬具有导热性好、韧性大、强度高、耐渣铁侵蚀和抗碱性侵蚀等特性。

步骤六、炉身6浇注，如图1和5所示，

在炉体内部对应炉身6区域进行第五支模，逐层浇注钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料9，每模浇注完成后养护至少8小时，高炉中上部的冷却壁热面采用钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料9代替传统的浸磷酸黏土砖，该浇注料的原料按照重量份数包括氮化铝微粉35份、高纯碳化硅7份、莫来石10份、氧化铝粉25份、硅微粉10份、蒙脱石12份、绢云母4份、结合剂3份以及减水剂1.5份，上述原料通过强制式搅拌机混练后筛动加工制成粉料，浇注前将粉料混合加水制成泥料，搅拌过程中加入刚玉和金属钢纤维，浇注后的炉身6内衬具有耐磨、强度高，韧性好，耐机械磨损、抗热震等特性。

本方案加工过程中在炉内进行搭设脚架，逐层支模并逐层泵送自流浇注，每一层的养护时间不小于8小时，每层均一次浇注成型，整个高炉的内衬自下而上形成一个完整的整体，全炉浇注完成后依据烘炉曲线进行为期七天的烘炉，以保证材料的强度等性能完全实现。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、炉底浇注，清洁高炉炉底的炭砖表面使炉底平整，以炉底的中心为圆心环形铺设耐火纤维板，耐火纤维板的厚度为30-50mm，通过高压管道向炉底表面耐火纤维板围成的区域泵送炉底浇注料，炉底浇注料自流找平浇注，成型后养护24h；

步骤二、炉缸浇注，在炉缸内壁设置有炭砖层，炭砖层外壁设置有炭素捣打料层，炭素捣打料层与炉缸内壁之间填充有泥浆层，以高炉的中心线为中心在距高炉内壁300-500mm处搭设脚手架，在高炉内壁安装第一支模并加固，对第一支模的壳子板刷油后，向壳子板与高炉内壁的炭砖层之间逐层泵送炉缸浇注料进行自流浇注，每层浇注完成后养护至少8小时，炉缸浇注过程中在对应出铁口区域的高度预埋用于安装出铁口的套筒；

步骤三、风口浇注，在炉体的风口区域预支护安装大套模具并进行第二支模，在风口大套的外部罩设一层耐火纤维毡后将其安装到大套模具内，风口大套外部与大套模具内壁间无大于5mm的缝隙，在风口大套和高炉外壁的铸铁冷却壁之间填充铁屑，对风口大套与大套模具之间匀速浇注风口浇注料使风口大套固定在大套模具内；

步骤四、出铁口浇注，在高炉内部对应出铁口区域安装第三支模，第三支模与炉缸的衔接处为弧形，向第三支模与炉缸之间浇注出铁口浇注料，出铁口浇注料的浇注区域比高炉对应炉缸区域的侧壁厚30-50cm；

步骤五、炉腹和炉腰的浇注，在高炉内部搭设第四支模，对风口区域的上方注入泥浆，泥浆干燥后在炉腹和炉腰区域使用钢纤维碳化硅质高强预挂渣皮浇注料自下而上逐层浇注，每层浇注层浇注完成后养护至少8小时，然后在其上层浇注泥浆作为缓冲层；

步骤六、炉身浇注，在炉体内部对应炉身区域进行第五支模，逐层浇注钢纤维高铝质高韧性预挂渣皮浇注料，每模浇注完成后养护至少8小时。

2.如权利要求1所述的一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，其特征在于：所述步骤一中的炉底浇注料的原料，按照重量份数包括碳化硅35-45份、碳10-20份、刚玉20-30份、莫来石6-8份、均化料5-9份、鳞片石墨4-5份、金属硅3-5份以及硅酸盐水泥0-7份。

3.如权利要求1所述的一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，其特征在于：所述步骤二中的炉缸浇注料的原料，按照重量份数包括致密刚玉30-40份、碳化硅10份、纳米复合结合剂0-5份、C70硅酸盐水泥12-15份、绢云母8-10份、广西白泥6-9份、α-氧化铝微粉20-25份、硅微粉10-15份以及三聚磷酸钠0-1.5份。

4.如权利要求1所述的一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，其特征在于：所述步骤三中的风口浇注料的原料，按照重量份数包括致密刚玉50-60份、碳化硅10-15份、C75硅酸盐水泥8-12份、氧化铝粉7-9份、硅线石5-8份、膨润土3-6份和高岭土3-5份。

5.如权利要求1所述的一种应用于高炉内衬的一体全浇注耐材结构施工方法，其特征在于：所述步骤四中的出铁口浇注料的原料，按照重量份数包括硅溶胶25份、石英砂15-20份、97碳化硅40-50份、硅微粉17-23份、氧化铝粉23-26份、1-3mm电熔刚玉20-25份、锆英砂7-9份以及焦宝石6-9份。

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