燃料比再降3~5kg/t！柳鋼5號高爐濕法噴注造襯及風口澆注技術應用分析
發布時間：
2022-12-30
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摘要 本文主要介紹了2022年在柳鋼5號(1500m³)高爐上應用華西第六代濕法噴注造襯、風口區整體澆注的情況以及投產后高爐的運行情況。柳鋼5號高爐開爐投產后燃料消耗顯著下降，入爐焦比降至554kg/t，燃料比由546.5kg/t降至513.6kg/t，高爐煤氣泄漏、冷卻壁漏水問題解決，各項指標水平提高。
關鍵詞：冷卻壁 燃料比 濕法噴注、整體澆注
1.柳鋼5號高爐停爐前狀況
柳鋼煉鐵廠5號高爐有效容積1500m³,設22個風口，兩個鐵口，采用串罐式無料鐘爐頂，炭磚+碳復合磚爐底爐缸結構，薄壁爐襯，軟水密閉循環+工業水冷卻系統，重力+干法布袋除塵，爐喉十字測溫等設備。為進行對標降耗，針對高爐維修前原燃料消耗偏高的情況，圍繞爐役后期高爐燃料消耗偏高等不足，煉鐵廠制定多重優化方案，為達到爐溫和爐型的精細化管理，清除煤氣滲漏、冷卻壁漏收等高爐“頑疾”，深入節能降碳目標方向，于2022年9月對5號高爐停爐進行修理。據業內統計，華西科技高爐爐襯濕法噴注造襯技術已經成為快速修復高爐的方案，柳鋼在新技術的運用上當仁不讓，選擇該技術為此次項目的主要施工方案。
2.濕法噴注造襯技術
華西第六代濕法噴注造襯技術(專利號：201010179044.7)是高爐長壽煉鐵技術發展水平的標志之一，是智能造襯、節能降耗造襯更為快捷有效的方法。該技術對高爐爐腹、爐腰、爐身進行噴注，可以快速恢復合理爐型、提高產量、降低能耗，開爐后產生氮氣與爐壁二次結合，不斷地智能化維護爐型造襯，優化高爐燃料消耗，高爐各種指標性能良好，被國內外鋼鐵企業所采用。
2.1 技術優勢
(1)華西第六代濕法噴注造襯技術完全采用溶膠結合，使材料間的結合具備親和性，材料結構得到進一步的優化，摒棄傳統的加水結合工藝，解決了傳統工藝上水料結合差，粘結后容易脫落的現象。
(2)根據數年來的施工反饋，施工反彈率≤5%，且噴注時不產生粉塵及有毒有害氣體，不污染環境，從而避免出現因粉塵影響TRT的正常運轉。
(3)高壓噴射形成的內襯，在高爐內襯形成高致密的內襯體、氣孔率低、密度大，具有抗侵蝕性和耐磨性，從而實現快速掛渣，迅速達產的目的。
(4)穩定邊緣氣流，提高高爐冶煉強度有明顯作用。
(5)快速恢復合理爐型、提高產量、降低能耗，是高爐長壽的一種更為快捷有效的方法。
(6)智能造襯、節能降耗造襯，高爐開爐后會產生氮氣，與爐壁二次結合不斷地智能化維護爐型造襯，從而使煤氣流往高爐中心匯聚流通，從而達到節能降耗的效果。
2.2 材料優勢
(1)利用金屬(Si/Al)的延展性實現塑性成型，利用高爐內的氮化及還原氣氛實現使用中原位合成高溫增強相(Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結構，同時實現：
◆優異的抗化學侵蝕性能
◆使用過程中具有自修復功能
◆良好的抗熱震性能
(2)以金屬-非氧化物復合材料體系為基底，通過非氧化物表面改性，采用溶膠凝膠成型工藝實現：
◆良好的流動性
◆快速干燥性能
◆干燥后的整體穩定性
華西第六代塞隆高強復合噴注料，解決了傳統水泥結合噴涂料的缺陷。具有優異的耐磨性能，良好的化學穩定性，抗折強度更高，導熱性能更好，同時具備優質的造渣能力。
3.柳鋼5號高爐施工過程
3.1 高爐風口整體澆注
3.1.1 風口帶整體澆注優勢
高爐爐缸風口整體澆注技術是一項重造陶瓷杯的新技術，其特點在于緊貼炭磚或冷卻壁直接進行支模澆筑，澆注后“陶瓷杯”與炭磚或殘襯組合磚形成整體結合，致使爐缸和風口結構更加緊密;不存在傳統陶瓷杯與碳磚間的填充層，使爐缸整體傳熱效率得以有效保證和提高，達到傳熱平衡，1150℃鐵水凝固等溫線向陶瓷杯內偏移，爐缸內能夠形成“自生”渣鐵保護層;保護爐襯安全，避免熱量傳遞不出造成的爐缸燒穿隱患等問題的發生。爐缸安全長壽得以實現。
風口區域，清理凈渣鐵后進行澆注。殘余組合磚被封閉在澆注料中，或整體澆注的風口，避免了磚縫的影響，降低風口竄煤氣的風險。
3.1.2 澆注材料選擇
風口帶高溫區澆注料采用耐高溫、抗渣鐵侵蝕、耐熱震、抗沖刷的HX-RJ溶膠結合剛玉碳化硅澆注料;所有材料均不添加水泥，以山西優質致密剛玉、碳化硅為主要原料，以美國進口硅溶膠為結合劑。加入少量速凝劑，保證強度的同時，減少澆注料的雜質含量。
由于該澆注料的材料純度非常高，結合劑為納米級硅溶膠，澆注料的燒后線變化非常小，實際檢測都在+0.1-0.2%，依靠硅氧鍵形成閉合的環、鏈、網，繼而再形成立體的網狀結構，這種立體網狀結構能夠更大限度提高材料的強度和致密度，抵抗鐵水環流的沖刷，增大抗渣鐵侵蝕能力。
圖一 5號高爐風口區澆注示意圖
3.2 高爐風口整體澆注
3.2.1 施工工藝流程
爐壁處理-設備就位-照明-爐內錨固件及掛網-洗爐-噴注整體施工
為保證更佳的噴注效果，采取以下的技術措施保證：根據爐內襯不同部位的內徑尺寸不同，調整機械手與爐墻的距離。根據各部位的內徑尺寸，噴涂操作手根據與墻面的距離，進行調整位置、角度等。噴注過程中料、速凝劑、風三要素的主要參數：風壓及風量，出料量和速凝劑加量，均依實際情況及時調整。速凝劑液體量控制在0.5-1.0%。為保證順利開爐及開爐后的快速順行，回彈料將及時從風口處清出，而不形成堆料。
圖二 5號高爐風口區澆注施工圖
3.2.2 噴涂材料選擇
爐身中上部低溫區采用耐機械磨損，抗熱震的（HXNCS-1）莫來石噴注料；風口帶上方和爐腹-爐身下部的高溫區采用抗渣鐵侵蝕，耐熱震，使用溶膠結合的剛玉碳化硅噴注料（HXNCS-2）效果比較理想。
圖三 5號高爐濕法噴注造襯示意圖
圖四 5號高爐濕法噴注造施工
3.3 烘爐
安裝好鐵口導風管及中小套后，10月8日14：36用撥風烘爐，15:36用風機送風烘爐，10月17日8:42休風時烘爐結束。升溫速度不大于15℃/小時，控制在10℃/小時；降溫速度不大于30℃/小時。采用的烘爐完成標準為：
1）爐身熱電偶溫度達到110℃
2）爐頂水份儀測量的爐內爐氣水份與大氣水份接近。
圖五 5號高爐烘爐曲線
4.開爐后5號高爐運行情況
5號高爐在10月26日正式開爐，開爐后爐況順行，走料正常，鐵水一級品率達100%，入爐焦比降至554kg/t，較維修前焦比下降了4~5kg/t，有效燃料比由546.5kg/t降至513.6kg/t，較維修前下降了3~5kg/t。軟水溫差長期穩定在4~6℃，爐內中心氣流穩定可控，煤氣利用率得到較大提高，高爐利用系數3.07 t/m3·d，風溫1028℃，各項技術經濟指標喜人。
5.結語
柳鋼5號高爐從冷卻壁開始漏水，煤氣泄漏，逐漸擴大范圍。研究論證，制定停爐方案，再到風口帶整體澆注，噴注整體施工，開爐恢復生產，整個過程是比較成功的操作方法。華西濕法噴注造襯技術是一種快速修復高爐爐襯的方式，該項技術能控制適宜的爐墻冷卻可以降低高爐熱損失，從而降低燃料比，適宜的冷卻保證爐型相對穩定，尤其是消除了爐身中下部爐墻粘接，高爐走料順暢，爐況強化優化，降低了燃料比，并保持爐況長期穩定順行，目前得到鋼企的廣泛認可。據了解，進入12月份，柳鋼5號高爐焦比，燃料比指標優化。
6.參考文獻
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2] 周傳典. 高爐煉鐵生產技術手冊[M]. 北京：冶金工業出版社. 2018.
3] 袁武均 鐘波 . 柳鋼高爐降低燃料比生產實踐 煉鐵交流.2021.5.
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