高炉造衬技术.docx

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高炉造衬技术

高炉热态喷补造衬技术

一、高炉喷补工艺

（一）序言

高炉是长期处于连续高温生产的冶炼设备。

在长期运行中，高炉内衬受到浸蚀、剥落出现局部或大面积损坏，影响高炉正常运行。

为了使高炉达到长寿、高效的目的，延长高炉寿命一直是冶炼工程技术人员关心的课题。

高炉长寿是炼铁技术发展水平标志之一，在高炉维修技术中采用传统停产、停炉检修重新砌砖造衬维修费用高，耗时耗力，生产成本高，而本公司采用遥控热态喷补造衬是在不停炉的前提下利用休风时间对内衬喷补，施工方便、耗时少、投产快。

热态喷补造衬是当高炉不畅，生产指标低下时，可以采取局部或全面喷补恢复合理炉型使高炉实现高产、低耗、优质、高效益目标，有效地延长高炉寿命的先进技术，被越来越多的钢铁企业所采用。

（二）国内外高炉喷补发展状况

现今高炉长寿一代炉龄多达15年，高炉长寿是炼铁技术发展水平的标志。

高炉炉衬热喷补技术在国外得到广泛的应用，如：

日本、美国、英国、德国等在高炉休风状态下，利用先进的遥控热喷补设备，对高炉内耐火材料缺损部位进行修补。

国内大中型高炉寿命已达10年以上，但需要进行1~2次中修。

如1000m3高炉中修一次需要停产25~35天，修理费达3000万元，影响产量上万吨。

从93年鞍钢成功地实施了高炉炉体热喷补造衬后，首钢从95年开始至今30多次对1#~5#高炉在不同部位进行喷补，积累了丰富的经验。

全国各地750~2500m3的高炉：

本钢、鞍钢、莱钢、水城钢厂、湘钢、太钢几大钢铁企业成功地进行了高炉遥控喷补造衬。

“八五”、“九五”期间国内科研院所、生产企业已成功开发并自行制造喷补设备和喷补料，在实际应用中取得了一定的效果，积累了高炉遥控喷补经验。

实践证明，遥控喷补对高炉炉腹、炉腰、炉身，特别是炉身上部的喷补是恢复合理炉型、提高产量、降低能耗高炉长寿的一种有效方法。

（三）国内喷补高炉的方式

1、利用合资企业的设备和原料进行喷补，在国内的几大钢铁企业进行高炉喷补几十次，对不同部位的喷补料价格不同，但喷补料平均价格在8500元/t，施工费用2000~3000元/t。

2、利用国内自行研制的设备采用合资企业的喷补料。

本钢、鞍钢、首钢都试探过应用国内自行研制的设备，采用合资企业的喷补料，由国内施工队伍施工，施工费用在2000元/t，大大地降低了施工费用。

3、利用国内研制设备和喷补料。

国产喷补料平均价格4500~6500元/t。

对于大型、中型小型高炉喷补的施工费800~2000元/t，受到冶金企业的欢迎。

 （五）如何达到理想的喷补效果：

1、制定科学合理的施工组织方案，根据高炉冶炼情况补炉应制定两种施工方案

第一，炼铁厂制定停炉及开炉操作方案。

该方案主要包括：

。

（1）喷补料选择及料量计算 

a、通过喷补造衬形成合理的操作炉型，即炉喉钢砖下沿与炉身上部支梁水箱，平滑过渡，以利于煤气上升平稳，炉腹与炉腰、炉腰与炉身中下部炉身角度喷补后尽量保持不变，有利于渣铁固体炉料与气体交换，如料线下降到风口的全炉喷涂，风口大套与炉衬之间缝隙均应喷齐。

b、炉腹、炉腰及炉身中下部应遵循薄炉衬原则，一般厚度不应超过300毫米，这样既可降低补炉成本，又可在冶炼过程中尽快形成渣皮，达到高产稳产目的。

c、喷补料选择，炉腹、炉腰应选耐高温、抗热震及导热性能好的喷补料，炉身中下部炉身上部及炉喉应选用抗热震及耐磨喷补料。

d、料线降至风口的全炉喷涂，由于炉内温度低，喷涂量大，开炉前应烘炉，故喷涂料应加纤维，烘炉时有利于水分排出，防止爆裂。

e、喷补反弹率按10~15%计算，水灰比≤10%。

（2）停风之前的准备 无论是全炉修补，局部修补还是无冷区及炉喉钢砖区修补，停风之前均应做到炉况顺行，炉温均匀充沛，渣铁流动性好，出净渣铁，力争全风口作业，发展边部气流，保持周向工作均匀，必要时进行洗炉操作，严格控制水箱不向炉内漏水，实施以上操作可减少炉内结瘤及渣皮，如炉内结瘤严重应做停炉后炸瘤准备。

（3）停风及降料线 炉顶降温控制合理，打水均匀，不形成炉内较大死料堆，特别是大中型高炉料线降至风口的作业，料线上形成较大块死料堆后无法压火，为下步炉内做业带来不便。

降料线过程计算准确，实际操作控制良好，停风料线位置准确，根据不同的喷补位置料线应降到：

修补无冷区及炉喉钢砖区停风料线要露出炉身最上一层支梁水箱为准，修补炉身中下部停风料线位于炉腰至炉腹上沿，全炉修补料面应降至风口。

为了便于喷补形成炉型顺畅要露出喷补部位以下1米为佳。

（4）压火 如料线降至风口，炉内进行更换水箱等作业，为降低炉温及隔绝煤气，为人进入炉内作业创造条件，通过风口在料面上喷300毫米左右覆盖料，如修补炉身或无冷区，料线降到设计高度后通过上料装置用水渣压火，厚度300毫米左右，压水渣的目的：

一是隔热，使炉温尽快降低，达到补炉作业的温度＜300℃要求。

二是水渣可将反弹料与高温炉料隔开，使反弹料不烧结，形成透气层，为以后开炉创造条件。

（5）烘炉

a.            热态喷补（料线在风口以上）一般不考虑烘炉。

b.            料线降至风口的全炉喷涂应烘炉烘炉原则是常温升温至150℃8小时，150℃保温12小时，由150℃升温至450℃8小时，450℃保温8小时，150℃以内烘出自然水，450℃以内烘出反应水和结晶水。

（6）开炉 做好开炉复风方案，因停风时间长炉缺温度下降较多，所以，应计算送风量，风口与渣口铁口要导通，有利于炉渣流出。

a.              开炉准备：

在检修项目全部结束后，捅开铁口上方几个风口，确保开炉初期能及时将溶化的渣铁从铁口排出去。

b.              开炉料安排：

形成流动性炉渣是开炉顺利的关键。

①              炉渣选定在反弹料不扒出炉外时，因反弹料是高铝高硅高熔点的物质，在炉内温度条件下很难熔化，解决这个问题要从造渣制度入手，选择能在炉内较低温度下形成流动性熔渣。

②开炉料的组成在停风时就要考虑复风操作，在停风前加入一定量的附加焦炭，停风后加入干水渣压火，喷补后根据反弹料量集中加入一定量萤石灰石焦炭形成两头焦炭中心是水渣，反弹料、萤石、灰石的料层，在炉温条件下进行造渣反应，形成流动性良好的渣排出炉外。

c.送风操作：

复风开始要少捅开几个送风口，随着炉温升高出铁次数增加，视炉温变化过程逐渐将送风口全部捅开，恢复正常上料制度。

第二，施工单位制定喷补施工组织方案。

施工组织方案主要包括：

喷涂工艺，喷涂料选择及计算，设计锚固钩及锚固网设计，设备就位，反弹量控制，炉型控制，喷涂施工进度及铁厂需配合的条件等。

2、喷补施工中的几个关键技术环节：

（1）洗炉 高炉喷补前的洗炉有三种方法：

第一种方法用压缩空气加水对炉墙进行吹扫，优点是设备简单、施工方便，缺点是只能清除炉墙灰尘及浮土。

第二种方法用焦宝石或烧结矿，加少量水对炉墙进行喷射和吹扫，此方法可将炉墙浮尘清理的较干净，特别是用筛分成1~5毫米的烧结矿，既能清除炉墙浮尘，又由于使用的烧结矿不增加炉内高熔点物质，对开炉有好处，但缺点是不能清除炉墙上渣皮，松动耐火砖及炉内突出部位上的沉积炉料（如焦炭或矿石）。

第三种方法用高压水洗炉，高压水洗炉可克服以上方法中对炉墙清洗不干净的弊病，用高压力（≥40Mpa）,小水量（≤800kg/h）的高压清洗机对炉墙进行彻底清洗，不仅可将浮尘彻底清洗干净，还可将小块渣皮，松动耐火砖等打掉，特别是将炉衬砖或水箱上的渣皮及锈蚀层清理干净，使之露出原基体表面，以使喷补料能与之更牢固的粘结。

（2）反弹料控制  在选择好具有优良施工性能喷涂料后控制好喷涂工艺参数可将反弹率控制在10~15%为宜。

a.具体工艺参数取决于出料系统的风压（在输料管道一定的情况下，压力一定风量就一定）与出料量的关系。

在炉内喷涂机械手的喷枪转速与风压和出料量的关系，喷枪出口至喷涂面（即炉墙）的距离，与风压和出量料量之间的参数。

b.水灰比，即高炉喷涂料的水灰比不大于10%性能优良的涂料可控制在≤8%，大于10%影响耐火材料喷补质量，如果水灰比小会加大反弹，在喷涂施工中将以上这些参数根据实际情况随时调整，可将反弹率控制在10%以内。

（3）炉型控制 高炉热喷补是通过喷涂恢复操作炉型，一方面保护了原炉衬和冷却器，另一方面形成操作炉型，为高炉冶炼顺行创造良好条件。

喷补顺序是先对局部有针对性的填补，然后按先后顺序从下向上返复操作达到一定厚度后，控制料量和转速调整炉型。

如对炉腹、炉腰及炉身中下部进行喷涂，喷涂厚度一般不超过300mm，炉腹到炉腰，炉腰至炉身的炉身角应尽量按原角度喷涂，风口大套与炉墙缝隙要喷严，炉身支梁水箱向下，向上应平滑过渡，炉喉钢砖下沿内口向下平滑过渡，使固体炉料向下煤气上升、平稳、顺行。

喷涂后的新炉衬与高炉垂线不能偏离，表面平滑。

（4）在喷涂前煤气取样器孔 热电偶测温孔要进行处理，以免喷涂中堵塞，探瘤孔等应加木楦或钢板楦喷涂后砌砖封闭。

（六）经济效益分析

以喷补造衬代替中修为例：

普通中修一般为1m3有效容积费用为30000元，若750m3高炉中修一次约2000万元。

1、一年支付银行利息需付（贷款利息）

  2000万元×5.85%=117万元

2、若修理时间为30天减少产量约50000吨，每天减产按1500吨计算，吨铁利润100元，采用喷衬造衬按需10天计算，少停炉20天，可减少经济损失：

100元×1500×（30~10）=300万元

节省利息和减少停产损失可节约  117+300=417万元

3、利用国产设备与喷补料节省的费用

（1）国内与合资喷补料价格不同

国产下部位料  6500元/吨

进口相应料        9000元/吨

国产上部位料  4500元/吨

进口相应料        7000元/吨

（2）以用100吨料计算

假设总用量为100吨，按平均价格计算

国产料平均价格为5500元/吨

进口料平均价格为8500元/吨

则：

国产料    5500×100=55万元

进口料   8500×100=85万元

如选用国产喷补料可节约

   85万元－55万元=30万元

4、用国内的设备和技术服务人员节约施工费用

外企施工      约25万元

国内施工      约10~15万元

 25万元~15万元=10万元

5、选用国内的喷补料与施工队伍两项可节约

   30万元+10万元=40万元

二、高炉喷补设备

（一）高炉喷补设备简介

1、给料机 高炉喷补全套设备之一。

此设备采用两台DXS型喷补机并列使用，具备自动切换功能，确保喷补连续性。

该设备是在引进技术的基础上进一步发展完善的新产品。

料斗安装自动拆包装置。

  给料机的出料通过拨料轮定量输出，出料量大稳定，在输送中无脉冲现象。

出料量的大小依靠改变拨料轮的转数来实现，调速方式可选用机械变速或变频调速两种无级调速。

  给料机配置称重系统，具有加料量、剩余料量显示和出料量动态显示功能。

   给料机器操作控制形式：

手动-气控式

                      电动-气控式

                      全系统PLC程序控制

2、喷补机械手 高炉喷补全套设备中的关键设备之一。

设计制造的喷补机械手采用液压传动，具有无级调速功能，可频繁实现正反转，定位准确，运行平稳，满足在高炉喷补中遥控的要求，较电动、气动两种转动方式更为优越。

喷补机械手可满足不同容积（100m3~4000m3）的高炉喷补，已形成系列化规格。

喷补机械手配YB－1型液压站，其结构紧凑。

喷补机械手具有风冷系统，确保在炉内温度＜300℃条件下液压系统运行可靠。

喷补机械手配有照明，满足遥控喷补要求。

喷补机械手内输料段、料水混合段、喷枪段的内壁均作陶瓷化处理，满足大型高炉大工程量连续工作的要求。

喷补机械手喷枪长度视高炉内径大小改变长度。

3、供水装置 主要辅助设备之一，为保证料、水混合的最佳效果，特意配置供水装置，保证供水的稳压稳流。

供水装置选用高效水泵两台一用一备水压≤0.8Mpa，流量300~2000kg/小时。

装置配有流量控制及自动进水阀。

4、升降设备 采用四台环链式电动葫芦，四点吊挂控制喷补机械手在炉内的平稳升降及用于吊入吊出。

升降速度可在0.05~0.6m/see范围内调整。

5、缓冲罐 保证压缩空气质量及供气的稳定安全性。

6、高压水清洗机，电动柱塞泵由柴油机传动，压力40Mpa流量≤1000kg/小时

7、电源控制箱 负责对高炉喷补全套设备的电力供应，包括给料机、液压站、链式电动葫芦、供水装置及照明等。

工作电压：

AC380V，负荷：

22KW

8、工业视屏显示系统 工业视屏可靠准确地反映高炉内衬损坏情况和实际喷补情况，直观性强。

但全套装置价格昂贵，对于具备喷补经验的施工人员而言，此套设备并非必配设备，根据用户要求而定。

（二）设备主要性能参数

1、喷料能力    5-12t/h

2、适应高炉容积     100-4000m3

3、给料机 两台并列可切换全封闭型

           装料容积0.8-1.6m3/单台

           具备称重显示系统

           控制操作形式：

自动、手动输送能力：

水平100m、垂直35m

4、喷射机械手 液压传动、风冷式

              回转速度：

0.3~3转/分无级调速回转方式：

连续、任意角度范围内正反转。

                  喷枪陶瓷衬里，长度可依实际情况而改变。

5、供水装置        稳压恒量

                    流量 0.3~2 m3/h

                    扬程80m

6、升降系统         四点吊挂，电控式

                    升降速度0.05~0.6m/sec

7、电源控制箱       工作电源AC380V50HZ

                    照明电源AC36V50HZ

  8、压缩空气缓冲罐   气源压力   0.6Mpa

                     耗气量   20~30m3/min

三、高炉喷补施工

1、施工现场布置：

一台分气包为两台给料机供气，两台给料机及三通输料管布置在出铁场平台，通过2″或21/2输料胶管将补炉料通过炉顶人孔进入炉内为喷补机械手供料。

炉顶平台布置液压站、水泵装置、水量调节装置、集中供电装置。

炉内放置喷补机械手，是通过炉顶人孔对称方向布置四只电动葫芦吊挂的。

2、现场条件：

（1）电源：

出铁场平台电源380V，容量≥10KW；炉顶平台电源380V，容量≥10KW。

（2）压缩空气:

压力≥0.6Mpa，气量≥20m3/分输出管径≥2″

现场如不具备以上风源，可用移动式空压机替代，但移动式空压机应满足以上参数。

（3）水：

压力≥0.2Mpa，输出管径≥3/4″。

（4）起重设备，高炉喷补设备重量及外形尺寸：

出铁场平台应具备起吊重量≥2.5吨，起重高度≥5m的吊车，小高炉不具备天车条件的应用汽车吊代替。

炉顶平台应具备炉顶提升机，将喷补机械手、水泵装置、液压站、配电箱及喷料管、水管、液压管等放置炉顶平台；小高炉不具备提升条件的可用汽车吊代替。

（5）炉顶平台应具备电气焊和夜间施工照明条件。

3、高炉喷补设备工艺参数：

（1）给料机与出料量：

给料机采用双台布置，一台喷料，一台加料。

通过三通阀切换，为炉内喷补机械手供料，实现连续不间断的补炉。

并根据高炉大小、炉内浸蚀、冲刷情况喷补重量可以从80~200kg/分的变化，可控制反弹率≤10%。

我们建议100~300m3高炉的出料量控制在80~120kg/分；中型300~1000m3高炉出料量控制在100~150kg/分；大型1000m3以上高炉出料量在140~200kg/分。

（2）喷补机械手与液压站

采用的喷补机械手为液压传动方式，具有传动平稳、可靠、无级调速、正反转操作等特点。

液压站采用水冷却器强制冷却油温，使油温保持在55℃以下，并采用精密比例阀调整进油量、油压和液压油流向，达到喷补机械手自动换向及无级调速的目的。

液压站工作油压≤50kg/cm2，喷补机械手从0.3~3转/分无级调速。

（3）水泵与水量调整装置

供水装置为双泵并联，一备一用，出口压力为0.8Mpa。

为液压站冷却提供循环水，同时为水量调节装置供水，并通过水量调节装置为喷补机械手提供水源。

喷补料与水的水灰比≤10%，给料机的给料量在一定的情况下，通过水量调节装置中流量计的调整可精确给出水量，达到水料混合最佳的比例。

（4）配电及电动葫芦

喷补机械手置于炉内采用四只电动葫芦操作，四只电动葫芦可同部升降（补炉操作过程中），也可单独操作（从炉顶人孔进出喷补机械手）。

喷补机械所有设备均采用我公司配电箱集中供电，安装、操作方便、可靠。

（5）由于对液压站采取了强制水冷却及液压管线、喷补机械手强制风冷等措施，炉内温度在＜300℃情况下可正常补炉。

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