近10余年来,国内外不定形耐火材料的发展非常迅速,品种不断增加,主要的品种有:耐火混凝土、耐火可塑料、耐火投射料、耐火喷涂料与耐火涂抹料等。不定形耐火材料对于延长炉衬寿命。提高设备的作业率、降低劳动强度以及简化耐火材料生产工艺等方面都将起到促进作用。所以,不定形耐火材料大有发展前途。
20世纪60年代初期,日本三荣铁工公司在高炉上采用不定形耐火材料作内衬使用2年8个月,达到了规定的产铁量,残衬状态比较好,仅发现由于CO所引起的某种炭素沉积现象;我国在19m3、21m3的小高炉上,采用全耐火混凝土预制构件和现场浇捣高炉内衬,经3年以上运行仍继续使用;在355m3的高炉炉腰及其以上部位采用耐火混凝土浇捣和预制构件砌筑,经4年多运行仍在使用。
众所周知,高炉内衬是生产中的薄弱环节,特别是炉腹和炉身下部等部位尤为突出,经常因为过早地损毁而被迫停炉大、中修。为此,各国广泛采用喷补、压人料修补和包扎维修等方法,以提高炉子的使用寿命。
英国有几十座高炉炉壁内衬损毁时,系采用喷涂法进行修补的。在喷补时,一般应在休风或停炉拆除旧衬后进行。俄罗斯和中国等国家也对高炉炉壁内衬进行过喷补,一般采用高铝水泥或水玻璃硅酸铝质耐火喷涂料,半干法操作。
美国高炉炉壁内衬损毁时,一般采用喷涂法进行修理。耐火喷涂料一般用硅酸铝质耐火材料作耐火骨料和粉料,炉身上部和中部及其以下部位则分别采用低铁高铝水泥或高铝水泥作结合剂,加入量为7%~15%。
高炉用不定形耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料、泥浆和填料等。按成分可分碳质不定形耐火材料和粘土质不定形耐火材料。不定形耐火材料与成形耐火材料相比,具有成形工艺简单、能耗低、整体性好、抗热震性强、耐剥落等优点,还可以减小炉衬厚度,改善导热性等。主要用于:
(1)高炉内衬修理:近年用于高炉灌浆和喷补技术。
(2)填塞砖缝:以耐火泥浆充填,使高炉内衬砌体粘结成一个整体。为此,耐火泥浆配料必须具有合适的胶结性和耐火度,并使其具有与耐火砖相同或类似的理化性能。
(3)填料:高炉内衬砌体与炉壳之间,内衬砌体与周围冷却壁之间,应充填不同性质的填料。如炭素填料、粘土火泥一石棉填料和水渣一石棉填料等。也有采用浇注耐火混凝土或捣打碳质耐火材料,以保持填料不沉淀。
耐火填料一般应具有可塑性和良好的导热性能,以吸收砌体的径向膨胀和密封煤气,并利于冷却和降低损坏速度。
(4)喷涂:在炉壳内表面喷涂一层不定形耐火材料,可以防止炉壳龟裂变形。开炉初期,由于砌体未结成整体,高温煤气可以从砖缝流向炉壳,从而引起炉壳局部发红,造成龟裂变形。炉龄末期,由于砖衬脱落或被侵蚀,同样可引起龟裂变形。高炉常用泥浆、填料见下面描述。
1 炭素填料
体积比:粒度在4mm以下,冶金焦80%—84%,煤焦油(脱水)8%—10%,煤沥青8%—10%;
使用部位:炉基粘土砖砌体与炉壳之间,以及粘土砖或高铝砖砌体与周围冷却壁之间的缝隙。
2 厚缝糊
质量比:粒度为0—8mm的热处理无烟煤或干馏无烟煤51%—53%,粒度为0—0.5mm的冶金焦33%—35%,油沥青13%—15%(油沥青成分:煤沥青69%—71%,蒽油31%—29%);
使用部位:炭素砌体的厚缝以及炭砖砌体与周围冷却壁之间的缝隙,炉底平行砌筑炭砖的底层。
3 粘土火泥—石棉
体积比:NF—28粗粒粘土火泥60%料,牌号7—370的石棉40%;
使用部位:炉身粘土砖或高铝砖砌体与炉壳之间、炉喉钢砖区域以及热风炉隔热砖与炉墙之间的缝隙。
4 水渣—石棉填料
体积比:干燥的水渣50%,牌号7-370的石棉50%;
使用部位:炉身粘土砖或高铝砖砌体与炉壳之间、热风炉下部隔热砖与炉墙之间的缝隙。
5 硅藻土填料
粒度为0—5mm的硅藻土粉;
热风炉隔热砖与炉墙之间的缝隙。
6 粘土火泥—水泥
体积比:NF—28中粒粘土火泥50%—70%,400号硅酸盐水泥或矾土水泥30%—40%;
使用部位:高炉炉底、底基、环梁托圈和热风炉炉底铁板找平层。
7 粘土泥料-水泥稀泥浆
体积比:NF—28中粒粘土火泥60%—65%,水泥35%—40%;
使用部位:炉壳与周围冷却壁之间的缝隙。
8 粘土火泥泥浆
NF—40,NF—38,NF—34粘土火泥;
使用部位:高炉炉身冷却箱区域及其以下各部位和热风炉各部位的粘土砖砌体。
9 粘土火泥一水泥半浓泥浆
体积比:NF—38粘土火泥外加10%的水泥
使用部位:高炉炉身无冷却箱区域的粘土砖砌体和热风管内衬。
10 粘土熟料—矾土—水玻璃半浓泥浆
质量比:粘土熟料粉55%,工业用矾土6%,水玻璃10%,耐火生粘土(干料)5%,水24%,工业水玻璃的密度为1.3—1.48g/cm3,模数为2.6—3.0。
11 高铝耐火泥泥浆
成分:高铝耐火泥
使用部位:各部位高铝砖砌体。
使用部位:高炉炉身砌体和热风管的砖衬。
12 高铝耐火泥一水玻璃
体积比:高铝耐火泥外加15%水玻璃;
高炉炉身无冷却箱区域的高铝砌体。
13 炭素油
质量比:粒径为O—O.5mill的冶金焦49%—51%,油沥青49%—51%(其中煤沥青45%,油55%)
使用部位:炭砖砌体的薄缝以及粘土砖或高铝砖砌体与炭砖砌体的接缝处。