孙赛阳 杜尚斌 胡大伟

（北京联合荣大工程材料股份有限公司）

摘  要：采用刚玉质泵送料整体浇注高炉风口带内衬，根本解决了传统砌筑砖衬的复杂施工、窜气等问题，普遍应用于高炉风口带检修、新建高炉风口带设计，大大提高施工效率的同时，降低了修复成本。目前，国内某些高炉检修，风口带浇注已延伸至炉腹、炉腰等部位。

关键词：风口带整体浇注；泵送浇注料；膨胀与窜气；炉腹&炉腰浇注

1 风口带整体浇注优势

新建高炉，运行5年以上，风口带及炉内衬材料会不同程度的溶蚀，一般采用热态修复方式快速修复高炉内衬；而风口带内衬，则采取短期停炉整体浇注的方式修复。风口带整体浇注是不定形浇注料应用的典型，其应用环境，甚至比炉缸更为复杂，因此对材料和工艺来说，需考虑运行环境温度、机械冲刷、化学侵蚀能因素，一方面靠挂渣保护工作衬，另一方面材料需具备最优良的性能。

风口带内衬检修，通常有两种方案：组合砖砌筑和整体浇注。前者通常用于新建高炉风口带设计，后者则常用于中修过程风口带修复。近几年，新建高炉也普遍采用整体浇注方式设计风口带内衬，源于以下几个方面：

（1）风口组合砖，预制周期长，且需要预砌，加工难度大；

（2）风口组合砖，砖型设计相对复杂，砌筑困难，容易出现砌筑偏差，造成后期开炉窜气；

（3）风口组合砖材料，并不能形成有效的渣铁粘滞层，上沿砖衬使用寿命较低。

风口带整体浇注，采用刚玉碳化硅质泵送浇注料，通过支模浇注方式修复风口内衬，全部施工仅需24h，其优势在于：

（1）刚玉碳化硅质材料，具有较强的抗渣铁侵蚀性能，且具备优良的导热性，有助于风口带形成稳定粘滞层保护；

（2）整体浇注风口带，没有窜气缝隙，解决了开炉窜气问题；

（3）浇注体热面，在风口套周圈设置膨胀空间，一方面提供检修“退套”空间，另外也解决了浇注体膨胀问题。

2 风口带浇注料

风口带浇注料，溶胶结合材料，由刚玉与碳化硅按合适的比例组成，是传统刚玉莫来石质组合砖的改革。图1为浇注料抗渣铁侵蚀试验结果，渣铁混合物在材料里面浸泡7天后，分析横纵剖面，观察试块被浸润情况。多组试验表明，材料具备优异的抗渣铁侵蚀性能。

另，材料具备较好的导热性，导热系数5W/K·m左右，在风口回旋区2000℃条件下，可以形成一定厚度的渣铁粘滞层，保护内衬运行。高炉实际运行过程，通过热流通量对比，可验证该材料使用效果。风口带内衬，受高温、化学侵蚀、机械冲撞等因素，在运行中后期，全靠挂渣保护风套，因此风口带浇注料抗热震和磨损性能至关重要。采用溶胶结合材料，将微粉和结合剂的作用在高温段充分发挥，更能有效提高材料抗冲刷、抗侵蚀能力。

图1 浇注料抗侵蚀试验

    风口带浇注料，在工业应用初期，曾出现高温膨胀顶风口套情况，导致设备检修过程退套难度大、风口套上翘、无法安装等现象。通过调整材料内部成分组成，形成塑性相吸收热膨胀，施工过程设置膨胀空间，解决了该膨胀问题。

3 风口带浇注过程及效果

风口带浇注过程，包括风口带清理、冷却壁表面处理、模具支设及浇注养护。此处只简单介绍各过程所解决问题。

3.1 风口带清理

风口带清理，主要针对中修高炉。停炉后，将风口表面渣料混合物清楚，露出组合砖衬，将粉化、变形、渗铁、结瘤等砖衬清除，若下沿风口组合砖完好，可保护性清理。图2为国内某5500m³高炉风口带浇注前清理效果，上沿组合砖全部侵蚀及磨损，下沿砖衬完整，清理过程不完全清除，残砖利用率60%左右。

对中小型高炉而言，为保证风口带浇注整体性，一般将残砖全部清除，避免新旧料之间的施工缝隙，提高浇注体强度，运行效果更佳。

风口带旧砖衬全部清理，涉及到与风口带下沿侧壁碳砖结合，为保障整体浇注效果，一般拓展至侧壁局部修补，扩大整体浇注范围，更能保障浇注整体性。

图2 风口带保护性清理

3.2 冷却壁表面处理

吹扫风口带与碳砖界面，冷却壁表面、碳砖界面分别喷涂防氧化界面粘结剂，解决两方面问题：防止碳砖界面在烘烤过程中接触水蒸气氧化，同时增加碳砖与浇注料的贴合性；缓解冷却壁与浇注体之间的膨胀应力。

3.3 风口带浇注

风口带支模浇注，一般分两步，直段和斜段。其中直段包裹风口浇注，斜段则根据高炉炉腹角而设计。图3及图4为某高炉风口带浇注过程及浇注效果。风口带浇注过程，需重点考虑及解决的问题为：

图3 风口带浇注效果

图4 风口带浇注过渡效果

（1）风口套和浇注体之间膨胀缝预留问题：下文会重点叙述；

（2）风口带浇注至上沿，与炉腹冷却壁接触部位的处理，一般预留10mm左右空间，作为膨胀缝，避免浇注体膨胀顶冷却壁问题，浇注体若能自我吸收膨胀，则可忽略此设计；

（3）风口带浇注体与炉缸侧壁之间的平滑过渡问题，一般采用斜模方式平滑过渡，更适合高炉炉缸运行特点。

3.4 浇注体养护与烘烤

风口带浇注完毕后，养护8h以上即可脱模，安装烘炉导管，采用热风烘炉48h，即可排除水分，开炉运行。因此风口带整体浇注技术特点即为高效快捷。

4 风口带浇注膨胀问题

风口带整体浇注技术最初应用于高炉快速检修，开炉以后出现窜气或者无法“退中套”的问题，这是浇注过程未妥善处理材料膨胀的原因。这两种情况，分别来源于：

（1）中套与浇注料之间不留膨胀缝，则会出现浇注体膨胀“顶风套”的问题，风套上翘，造成“退套”过程困难，再安装后又会出现窜气；

（2）中套与浇注料之间设置膨胀缝，若膨胀缝设置方式不合适，则会出现开炉以后风口带窜气问题，这种情况为最常见问题。

针对以上问题，常见的解决方案是：采用石棉绳缠绕风口中套、或者采用陶瓷纤维毯包裹风口中套等方式抵消浇注体膨胀，再采用中套顶端堵料+冷面压浆的办法，解决风口带窜气问题。而前文所说，材料自身具有金属相吸收膨胀，因此风口带浇注技术已较为成熟，目前已经彻底解决材料膨胀带来的各种问题。

5 应用拓展

高炉风口带整体浇注技术的应用，推广至炉缸整体浇注，近几年普遍应用于各大中小高炉检修。而高炉不放残铁检修过程，重点则是风口带浇注修复。检修周期较短，采用这种短平快的检修方式，高效且长寿。以下列举两种拓展应用：

5.1 新建高炉风口带浇注

近两年国内小高炉产能的整合，新建很多大中型高炉。高炉风口带内衬选材，不再单一采用传统砌筑模式。铁口组合砖、风口组合砖越来越多被整体浇注取代。实践验证，整体浇注效果更适合新高炉设计。

5.2 炉腹&炉腰浇注

对高炉检修而言，风口带浇注完毕后，可进一步浇注至炉腹，甚至炉腰部位。采用冷却壁预挂渣皮材料浇注炉腹炉腰段冷却壁，连接风口回旋区，使用效果更好。近些年新建高炉较多，大型高炉一般采用炉缸砌筑碳砖+陶瓷杯整体浇注+风口带整体浇注+炉腹炉腰预制浇注+炉身喷注方式，即全工作层采用不定形浇注料整体浇注，延长工作衬使用寿命，且在抢修过程易修补，快速复产。

6 结论

高炉风口带整体浇注，已普遍应用于高炉检修及新建高炉风口带造衬。本文简单介绍修复过程和利弊，简述为以下结论：

（1）风口带整体浇注，根本解决了传统砌筑砖衬的复杂施工、窜气等问题；

（2）风口带浇注材料，经过不断研发改进，更适合风口区运行环境，更长寿；

（3）新建高炉风口带造衬，经过综合对比，越来越多选用整体浇注方式造衬；

（4）风口带整体浇注+炉腹炉腰预挂渣皮整体浇注的应用，更能有效提高高炉内衬运行寿命，助于高炉长寿。