孫賽陽 章榮會 徐吉龍 王文毅 秦穎
高爐爐底水冷管表面找平，傳統(tǒng)方式為搗打料施工，施工效率低、難度大、找平效果較差，而且已經(jīng)完全無法滿足現(xiàn)代高爐平砌碳磚的要求。高爐爐底找平新技術(shù)使用兩種澆注料：高導(dǎo)熱澆注料和高導(dǎo)熱自流平料，快速找平爐底。其中高導(dǎo)熱材料用于水冷管與碳磚之間的基礎(chǔ)澆注；高導(dǎo)熱自流平料，兼具高導(dǎo)熱性和自流平性質(zhì)，用于上表面找平。兩種料均采用泵送澆注方式施工，平均澆注速度 16t/h，施工效率大幅度提高。
1 高爐爐底找平
高爐爐底水冷技術(shù)，通過“流動水→水冷管→找平層→碳磚”系統(tǒng)傳輸熱量，因此，這幾層材料之間，絕不允許出現(xiàn)間隙而導(dǎo)致“間隙隔熱”。新建高爐或高爐大修期間，涉及鋪設(shè)爐底水冷管、找平層施工、砌筑爐底碳磚?，F(xiàn)代高爐爐底砌筑，要求找平層具有超高的平整度，實(shí)現(xiàn)碳磚平砌（直接擺放，碳磚與找平層嚴(yán)密貼合，不出現(xiàn)空隙）目的，以減少碳素膠泥的使用，提高抗鐵水侵蝕性能。國內(nèi)某大型新建高爐，爐底找平層要求平整度±0.5mm，通過傳統(tǒng)碳素?fù)v打施工，肯定無法滿足要求。
1.1 傳統(tǒng)搗打施工
傳統(tǒng)的爐底找平施工，一般采用碳素?fù)v打料搗打施工，其施工特點(diǎn)：
1）搗打施工是較困難的一種施工方式，無法有效掌控材料的施工質(zhì)量，如材料的密實(shí)度、搗料間的氣泡、搗打后的耐壓強(qiáng)度等；
2）施工效率低，且找平效果無法滿足碳磚平砌的要求，砌筑過程需輔助炭粉等填充間隙；
3）隨著現(xiàn)代高爐大型化的發(fā)展，搗打施工方式更顯出低效率、高污染、高消耗、高成本等劣勢。
1.2 爐底找平新技術(shù)
新型爐底找平技術(shù)，使用高導(dǎo)熱澆注料和高導(dǎo)熱自流平料，采用泵送方式澆注施工，輔助找平設(shè)備，極短時(shí)間內(nèi)完成爐底找平作業(yè)，大大提高施工效率和找平面平整度。其中高導(dǎo)熱材料用于高爐的水冷管與碳磚之間的基礎(chǔ)澆注；高導(dǎo)熱自流平料兼具高導(dǎo)熱性和自流平性質(zhì)，用于上表面找平。兩種料均采用泵送澆注方式施工，平均澆注速度 16t/h，效率大幅度提高。方案設(shè)計(jì)如圖1 所示。
1.3 爐底找平新材料
溶膠結(jié)合高導(dǎo)熱澆注料 RLG-SC1 的主要原料為導(dǎo)熱性能好的碳化硅和碳，采用溶膠結(jié)合，其具有與碳磚相近的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)具有優(yōu)良的抗渣鐵潤濕性能及良好的自流性能,能夠輕易實(shí)現(xiàn)狹小縫隙自流填充密實(shí)作業(yè),可用于碳磚修復(fù)、爐底找平、碳磚與冷卻壁縫隙填充、陶瓷杯與碳磚縫隙填充。材料理化指標(biāo)見表 1。
溶膠結(jié)合高導(dǎo)熱自流平澆注料 RLG-SC2 與 RLG-SC1 性能類似，顆粒料更偏細(xì)，流動值超高，收縮小，適于找平面施工。其材料理化指標(biāo)見表 2。
2 澆注找平施工
爐底澆注找平施工分三大塊，分別是焊接鋼槽、爐底泵送澆注、找平施工。其中鋼槽焊接要求平整度極高（±0.5mm），該步驟較為關(guān)鍵，找平施工水平面標(biāo)準(zhǔn)以鋼槽水平度為主要依據(jù)。本文對鋼槽焊接不做詳細(xì)介紹。
2.1 泵送澆注施工
兩種材料泵送澆注過程，對材料的自身性能、施工性能、以及施工過程的要求不同，以下根據(jù)某 5500m3 高爐爐底找平施工過程，介紹大致步驟如下：
1）高導(dǎo)熱澆注料 RLGSC1，作為爐底基礎(chǔ)面澆注，要求澆注體表面最大程度的粗糙，從而可以增大與下一層澆注料結(jié)合面積；該材料干燥收縮率不大于 0.1%、材料內(nèi)水含量不高于 1%、流動值大于 400mm；該層澆注厚度為 130mm 左右；施工過程嚴(yán)格控制材料集中裂紋，將局部小裂紋寬度控制在 0.1mm 以內(nèi)；該材料養(yǎng)護(hù)時(shí)間為 6h；
2）高導(dǎo)熱自流平澆注料 RLG-SC2，澆注厚度為 30mm 左右；該材料最大粒徑不大于 0.5mm，初始流動值大于 400mm，材料內(nèi)含水量不高于 1%，收縮率不大于 0.05%；該材料硬化時(shí)間控制在 3h（便于找平施工），養(yǎng)護(hù)時(shí)間 12h；
3）兩層澆注料澆注完畢后，其水平面達(dá)到指定水平面，便于找平施工；材料表面強(qiáng)度不低于 5MPa，便于砌筑過程，找平層表面不變形。
圖 2 為爐底找平施工過程。
2.2 爐底找平過程
待局部鋼槽內(nèi)高導(dǎo)熱自流平澆注料泵送完畢，開始進(jìn)行人工找平，得益于材料超高的流動特點(diǎn)，因此只需簡單設(shè)備輔助即可找平，大致步驟如下：
1）以鋼槽水平面為基準(zhǔn)面，采用大型鋼尺攤平材料，攤平過程，鋼尺微弱振動，及時(shí)排出材料內(nèi)氣泡，由于上層澆注體較薄且材料硬化速度較慢，因此施工過程有充足時(shí)間保證材料密實(shí)和平整；
2）澆注過程，控制材料表面顆粒凸出，整體平整度要求±0.5mm，因此最大顆粒料不超過0.5mm，局部不平整處及時(shí)處理；
3）材料找平完畢后，表面鋪設(shè)薄膜，減少水分揮發(fā)過程材料的收縮，材料常溫養(yǎng)護(hù) 12h，除去薄膜；
4）材料硬化后，表面強(qiáng)度已達(dá)到 5MPa 以上，此時(shí)，采用小型拋光機(jī)，對局部顆粒凸出的地方拋光處理，進(jìn)一步對澆注面微處理，達(dá)到最終的平整效果。
2.3 爐底澆注找平施工特點(diǎn)
爐底采用澆注料找平，其本質(zhì)依托于材料特點(diǎn)，對材料施工性能要求極高，而施工找平過程較為簡單，因此可總結(jié)該新型找平技術(shù)特點(diǎn)為：
1）兩種爐底找平材料，必須具備高導(dǎo)熱性能，找平層材料主要用于傳遞熱量，因此其導(dǎo)熱能力必須不低于傳統(tǒng)碳素?fù)v料；
2）找平層材料，受限于環(huán)境溫度低，因此材料在烘烤過程，水分揮發(fā)較慢，這要求材料內(nèi)部含水量極低，目前將綜合含水量控制在 1%以內(nèi)，待高爐投產(chǎn)，該部位材料仍揮發(fā)水分，從高爐四周排水管出水，不影響高爐運(yùn)行；
3）高導(dǎo)熱澆注料 RLGSC1，采用一般顆粒級配的材料即可，而自流平澆注料 RLG-SC2，需要以細(xì)粉料為骨料，且具備超高的流動性能；
4）爐底澆注找平施工，一方面采用無機(jī)結(jié)合劑，減少了污染，另一方面施工快捷，大大節(jié)省勞動成本，最核心點(diǎn)是可以達(dá)到高爐爐底平砌碳磚的要求。
圖 3 為人工找平施工。
3 結(jié)語及展望
高爐煉鐵技術(shù)水平不斷進(jìn)步，要求其向綠色環(huán)保、高效節(jié)能方向發(fā)展。從煉鐵用耐材研發(fā)角度來看，不斷嘗試新的技術(shù)、改善煉鐵生產(chǎn)環(huán)境、提高煉鐵效率、解決煉鐵過程存在的難題是責(zé)無旁貸的任務(wù)。
本文介紹的新型爐底找平技術(shù)，已應(yīng)用于多個(gè)高爐建設(shè)過程，且市場使用效果較好，該技術(shù)的未來發(fā)展方向是：1）結(jié)合專業(yè)地坪技術(shù)，繼續(xù)改進(jìn)材料技術(shù)、施工技術(shù)，提高找平層平整度；2）爐底找平施工，離不開專業(yè)的找平設(shè)備，未來研發(fā)工作也偏向于設(shè)備研發(fā)；3）繼續(xù)開發(fā)無水澆注料，降低爐底找平層材料烘烤要求。