孫賽陽 杜尚斌 胡大偉

（北京聯合榮大工程材料股份有限公司）

摘  要：采用剛玉質泵送料整體澆注高爐風口帶內襯，根本解決了傳統砌筑磚襯的復雜施工、竄氣等問題，普遍應用于高爐風口帶檢修、新建高爐風口帶設計，大大提高施工效率的同時，降低了修復成本。目前，國內某些高爐檢修，風口帶澆注已延伸至爐腹、爐腰等部位。

關鍵詞：風口帶整體澆注；泵送澆注料；膨脹與竄氣；爐腹&爐腰澆注

1 風口帶整體澆注優勢

新建高爐，運行5年以上，風口帶及爐內襯材料會不同程度的溶蝕，一般采用熱態修復方式快速修復高爐內襯；而風口帶內襯，則采取短期停爐整體澆注的方式修復。風口帶整體澆注是不定形澆注料應用的典型，其應用環境，甚至比爐缸更為復雜，因此對材料和工藝來說，需考慮運行環境溫度、機械沖刷、化學侵蝕能因素，一方面靠掛渣保護工作襯，另一方面材料需具備最優良的性能。

風口帶內襯檢修，通常有兩種方案：組合磚砌筑和整體澆注。前者通常用于新建高爐風口帶設計，后者則常用于中修過程風口帶修復。近幾年，新建高爐也普遍采用整體澆注方式設計風口帶內襯，源于以下幾個方面：

（1）風口組合磚，預制周期長，且需要預砌，加工難度大；

（2）風口組合磚，磚型設計相對復雜，砌筑困難，容易出現砌筑偏差，造成后期開爐竄氣；

（3）風口組合磚材料，并不能形成有效的渣鐵粘滯層，上沿磚襯使用壽命較低。

風口帶整體澆注，采用剛玉碳化硅質泵送澆注料，通過支模澆注方式修復風口內襯，全部施工僅需24h，其優勢在于：

（1）剛玉碳化硅質材料，具有較強的抗渣鐵侵蝕性能，且具備優良的導熱性，有助于風口帶形成穩定粘滯層保護；

（2）整體澆注風口帶，沒有竄氣縫隙，解決了開爐竄氣問題；

（3）澆注體熱面，在風口套周圈設置膨脹空間，一方面提供檢修“退套”空間，另外也解決了澆注體膨脹問題。

2 風口帶澆注料

風口帶澆注料，溶膠結合材料，由剛玉與碳化硅按合適的比例組成，是傳統剛玉莫來石質組合磚的改革。圖1為澆注料抗渣鐵侵蝕試驗結果，渣鐵混合物在材料里面浸泡7天后，分析橫縱剖面，觀察試塊被浸潤情況。多組試驗表明，材料具備優異的抗渣鐵侵蝕性能。

另，材料具備較好的導熱性，導熱系數5W/K·m左右，在風口回旋區2000℃條件下，可以形成一定厚度的渣鐵粘滯層，保護內襯運行。高爐實際運行過程，通過熱流通量對比，可驗證該材料使用效果。風口帶內襯，受高溫、化學侵蝕、機械沖撞等因素，在運行中后期，全靠掛渣保護風套，因此風口帶澆注料抗熱震和磨損性能至關重要。采用溶膠結合材料，將微粉和結合劑的作用在高溫段充分發揮，更能有效提高材料抗沖刷、抗侵蝕能力。

圖1 澆注料抗侵蝕試驗

    風口帶澆注料，在工業應用初期，曾出現高溫膨脹頂風口套情況，導致設備檢修過程退套難度大、風口套上翹、無法安裝等現象。通過調整材料內部成分組成，形成塑性相吸收熱膨脹，施工過程設置膨脹空間，解決了該膨脹問題。

3 風口帶澆注過程及效果

風口帶澆注過程，包括風口帶清理、冷卻壁表面處理、模具支設及澆注養護。此處只簡單介紹各過程所解決問題。

3.1 風口帶清理

風口帶清理，主要針對中修高爐。停爐后，將風口表面渣料混合物清楚，露出組合磚襯，將粉化、變形、滲鐵、結瘤等磚襯清除，若下沿風口組合磚完好，可保護性清理。圖2為國內某5500m³高爐風口帶澆注前清理效果，上沿組合磚全部侵蝕及磨損，下沿磚襯完整，清理過程不完全清除，殘磚利用率60%左右。

對中小型高爐而言，為保證風口帶澆注整體性，一般將殘磚全部清除，避免新舊料之間的施工縫隙，提高澆注體強度，運行效果更佳。

風口帶舊磚襯全部清理，涉及到與風口帶下沿側壁碳磚結合，為保障整體澆注效果，一般拓展至側壁局部修補，擴大整體澆注范圍，更能保障澆注整體性。

圖2 風口帶保護性清理

3.2 冷卻壁表面處理

吹掃風口帶與碳磚界面，冷卻壁表面、碳磚界面分別噴涂防氧化界面粘結劑，解決兩方面問題：防止碳磚界面在烘烤過程中接觸水蒸氣氧化，同時增加碳磚與澆注料的貼合性；緩解冷卻壁與澆注體之間的膨脹應力。

3.3 風口帶澆注

風口帶支模澆注，一般分兩步，直段和斜段。其中直段包裹風口澆注，斜段則根據高爐爐腹角而設計。圖3及圖4為某高爐風口帶澆注過程及澆注效果。風口帶澆注過程，需重點考慮及解決的問題為：

圖3 風口帶澆注效果

圖4 風口帶澆注過渡效果

（1）風口套和澆注體之間膨脹縫預留問題：下文會重點敘述；

（2）風口帶澆注至上沿，與爐腹冷卻壁接觸部位的處理，一般預留10mm左右空間，作為膨脹縫，避免澆注體膨脹頂冷卻壁問題，澆注體若能自我吸收膨脹，則可忽略此設計；

（3）風口帶澆注體與爐缸側壁之間的平滑過渡問題，一般采用斜模方式平滑過渡，更適合高爐爐缸運行特點。

3.4 澆注體養護與烘烤

風口帶澆注完畢后，養護8h以上即可脫模，安裝烘爐導管，采用熱風烘爐48h，即可排除水分，開爐運行。因此風口帶整體澆注技術特點即為高效快捷。

4 風口帶澆注膨脹問題

風口帶整體澆注技術最初應用于高爐快速檢修，開爐以后出現竄氣或者無法“退中套”的問題，這是澆注過程未妥善處理材料膨脹的原因。這兩種情況，分別來源于：

（1）中套與澆注料之間不留膨脹縫，則會出現澆注體膨脹“頂風套”的問題，風套上翹，造成“退套”過程困難，再安裝后又會出現竄氣；

（2）中套與澆注料之間設置膨脹縫，若膨脹縫設置方式不合適，則會出現開爐以后風口帶竄氣問題，這種情況為最常見問題。

針對以上問題，常見的解決方案是：采用石棉繩纏繞風口中套、或者采用陶瓷纖維毯包裹風口中套等方式抵消澆注體膨脹，再采用中套頂端堵料+冷面壓漿的辦法，解決風口帶竄氣問題。而前文所說，材料自身具有金屬相吸收膨脹，因此風口帶澆注技術已較為成熟，目前已經徹底解決材料膨脹帶來的各種問題。

5 應用拓展

高爐風口帶整體澆注技術的應用，推廣至爐缸整體澆注，近幾年普遍應用于各大中小高爐檢修。而高爐不放殘鐵檢修過程，重點則是風口帶澆注修復。檢修周期較短，采用這種短平快的檢修方式，高效且長壽。以下列舉兩種拓展應用：

5.1 新建高爐風口帶澆注

近兩年國內小高爐產能的整合，新建很多大中型高爐。高爐風口帶內襯選材，不再單一采用傳統砌筑模式。鐵口組合磚、風口組合磚越來越多被整體澆注取代。實踐驗證，整體澆注效果更適合新高爐設計。

5.2 爐腹&爐腰澆注

對高爐檢修而言，風口帶澆注完畢后，可進一步澆注至爐腹，甚至爐腰部位。采用冷卻壁預掛渣皮材料澆注爐腹爐腰段冷卻壁，連接風口回旋區，使用效果更好。近些年新建高爐較多，大型高爐一般采用爐缸砌筑碳磚+陶瓷杯整體澆注+風口帶整體澆注+爐腹爐腰預制澆注+爐身噴注方式，即全工作層采用不定形澆注料整體澆注，延長工作襯使用壽命，且在搶修過程易修補，快速復產。

6 結論

高爐風口帶整體澆注，已普遍應用于高爐檢修及新建高爐風口帶造襯。本文簡單介紹修復過程和利弊，簡述為以下結論：

（1）風口帶整體澆注，根本解決了傳統砌筑磚襯的復雜施工、竄氣等問題；

（2）風口帶澆注材料，經過不斷研發改進，更適合風口區運行環境，更長壽；

（3）新建高爐風口帶造襯，經過綜合對比，越來越多選用整體澆注方式造襯；

（4）風口帶整體澆注+爐腹爐腰預掛渣皮整體澆注的應用，更能有效提高高爐內襯運行壽命，助于高爐長壽。