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耐火材料行业知识

热风炉炉衬热态修补技术

  热风炉作为高炉附属设备,要求服役1-2代高炉炉龄,而热风炉实际使用寿命常由热风炉系统耐火材料内衬决定。耐火材料内衬在使用过程中经常出现问题,耐火材料内衬在线热态修复是延长热风炉耐火材料使用寿命的有效方法。
热风炉作为高炉配套设施,为高炉提供高温、高压风源,本体及其管网在使用一段时间后,特别是炉役中后期,其耐火材料内衬常常出现问题,严重影响了热风炉的使用安全,各热风炉使用厂家不得不经常在热态下对破损内衬进行修复,但在修复过程中常常出现意外情况。如破损情况判断不准确导致准备不足,延长了修复时间;如采用的修复材料不恰当,导致修复后再次出现问题;如采用的施工方法不正确,不能彻底的修复等等。本文对热风炉系统内衬耐火材料常见的破损情况、判断方法、处理思路、修复用材料等进行了介绍,期望能为各热风炉使用厂家提供可借鉴的经验。
1  热风炉系统内衬耐火材料常见破损情况及预判
  热风炉炉壳外部表现,如炉壳温度超标、发红、吹开等现象直接反映了内衬耐火材料的破损程度,故可根据炉壳状态对内衬损坏状态进行预先判断,进而为修复施工做准备。
2.1 热风炉系统内衬耐火材料常见破损情况
  (1)保温层缺失,失去或降低保温效果,导致炉壳温度超标;
    (2)部分耐火砖与耐火砖之间有较大缝隙,热风冲刷炉壳,导致炉壳发红;
    (3)耐火砖变形、下陷,炉壳与耐火材料内衬之间产生较大的缝隙,导致炉壳窜风;
    (4)局部耐火砖断裂、脱落,对安全使用造成极大的隐患
    (5)耐火工作衬砖出现一定范围的垮塌,常会造成重大事故发生。
2.2 预见性耐火材料破损判断及常用的处理方法
  热风炉系统及其管网作为高炉配套系统,根据我单位与其他设计院所、热风炉使用厂家共同探讨以及多年热风炉系统耐火材料维护经验,我们认为热风炉炉壳表面温度基本可以反映炉内耐火材料内衬的实际状态,可以根据表1对温度超标区域进行预见性的破损判断,进而为修复做准备。
热风炉炉衬热态修补技术
  目前,很多热风炉使用厂家发现热风炉系统温度超标常采用外抱箍、风冷、水冷等方式直接外部冷却钢壳。此方式对炉壳钢结构有极大的影响,故我们建议尽量修复破损耐火材料,从源头上恢复耐火材料结构,不建议采用外抱箍、风冷、水冷方式作为长期维护温度超标区域炉壳的安全手段。对炉壳温度超标区域常见的处理方法如下:
  (1)如工作衬砖垮塌,采用浇筑施工恢复内衬结构,可根据垮塌面积,采用热态修复(不凉管道,直接吊模)或者冷态修复(管道降温,支取模板;
  (2)如工作砖衬未垮塌,工作衬砖缝隙不大,建议炉外使用灌浆材料灌浆使其成为密封的整体,杜绝热风的泄漏;
  (3)如工作砖衬未垮塌,但缝隙较大,直接灌浆可能导致灌浆料流入管道或热风炉炉内,则建议采用先挖补填缝,后灌浆的方式封堵(主要一些相贯线的部位)。
3  修复用耐火材料的特性及建议指标
  目前热风炉系统内衬耐火材料可笼统概述为由保温层和工作衬组成,出现问题后,其内衬必须尽量恢复到原有的设计状态。工作衬存在区域,仅由于保温层缺失等原因导致钢壳表面温度超标,可采用灌浆的方式填充保温层。但如果工作衬缺失,则必须对工作衬缺失部位恢复,热态下,由于人员无法进入,不能砌砖,故常使用浇注料通过浇筑的方式恢复。根据以上两种施工方式,修复用材料可分为隔热用灌浆料和工作衬用浇注料。
  灌浆所用材料要以隔热为主,故需隔热性能好、导热系数低,但也要耐热风冲刷,并且流动性能好,一次性压入辐射面积大,固化时间短(200℃下,30至60min可固化)等特点。
  工作衬修复用材料,应根据热风炉不同部位采用与其设计相对应的材料,但热态修复条件下,考虑到使用量少、采购方便、简化施工等原因,可选择溶胶结合刚玉莫来石质浇注料作为工作衬使用。其具有耐热风冲刷,良好的中高温强度及热震稳定性,并且在高温烧结后与原有耐火砖衬能够良好的结合,浇筑施工后无需烘烤等特点。笔者所在公司使用此类型材料对多座热风炉工作衬进行了浇筑修复,效果较理想。
4  热风炉系统耐火材料常见破损修复介绍
  热风炉内衬耐火材料最常出现的是保温层缺失、局部工作衬粉化或垮塌等情况,利用10~20h高炉休风时间即可修复,结合下列案例对修复方法进行介绍。但如发生大面积工作衬垮塌等情况,热态下无法恢复,则需要考虑耐火砖重砌等解决方式。
4.1 耐火砖粉化的处理
  很多热风炉朝天孔内衬破损,其主要原因是朝天孔内耐火砖粉化造成,如某铁厂热风炉朝天孔盖板及朝天孔周边炉壳温度超标(>220℃),最高温度超过400℃,并且局部存在跑风现象,图1为朝天孔红外测温成像图,打开盖板后发现朝天孔砖衬粉化严重,清除粉化的耐火砖,使用上述浇注料浇筑后温度恢复正常(<150℃)。
4.2 保温层缺失的处理
  热风炉本体及管网温度超标多数原因是由于热风冲刷下,保温层收缩、开裂或者缺失,导致炉壳与保温层之间形成贯穿的热风通道。如某铁厂热风炉热风出口、三岔口等相贯线温度超标(>250℃),炉壳发红。
  初步判断为热风出口保温层破损或缺失,灌浆恢复保温层后温度有明显下降。
4.3 工作衬砖局部垮塌的处理
  工作砖衬发生垮塌,常见为管道上部,由于工作衬砖断裂、收缩或者热震稳定性不达标导致管道砖逐渐下沉,形成桃子形状,进而垮塌。修复方法则需要根据破损范围确定是否凉炉,如垮塌范围较小,热态下便可彻底修复。某铁厂热风炉主管道局部垮塌,垮塌面积约3m2,采用吊模的方式使用浇注料进行浇筑恢复,施工时间20h,结束后即恢复生产,使用效果良好,炉壳表面温度<150℃(见图4)。
  热风炉系统作为高压、高温设备,通常要使用1-2代高炉炉龄,而内衬耐火材料决定了热风炉的使用寿命。
  内衬耐火材料局部破损后的在线热态修复一直是各个热风炉使用厂家不得不面对的课题,内衬耐火材料发生破损后,针对不同的破损部位及破损情况,采用合适的耐火材料配合适合的施工方法可以快速的修补热风炉系统耐火材料破损部位,修复后能够达到与耐火砖同样的使用效果与期限,可以明显的延长热风炉的使用寿命。但目前此类修复越发频繁,热风炉砖衬垮塌,热风炉被吹开屡见不鲜,这也要求我们的热风炉使用厂家在新建热风炉时对砌筑要求要更加严格,对材料的选用及质量要更加合理,对高风温、高风压的操作使用要更加慎重。

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