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耐材美特-炉缸浇注技术也逐渐从中小高炉应用到大高炉、巨型高炉上-新闻发布会新闻稿

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創新爐缸澆注技術成功應用於國內外大中型高爐2004年,美固美特硅凝膠結合材料首次應用在南非ArcelorMittal - Vanderbijlpark鋼鐵廠及加拿大Algoma鋼鐵廠高爐爐缸側壁及風口帶。當時,國內外的鋼鐵企業還沒有「爐缸澆注」的概念。今天,以美固美特獨創的爐缸澆注技術已然得到國內外鋼鐵企業的廣泛認可和應用,目前累計高爐爐缸澆注已達682座次。

十多年來,美固美特參与的大量的高爐爐缸破損調查發現,爐缸耐材的侵蝕最嚴重的總是在鐵口中心線以下、陶瓷墊以上兩三層碳磚即「象腳區」。在爐缸清理過程中採取保護性拆除方式,保留已運行多年的傳熱穩定的優質碳磚,可保留比例高達80%以上。

美固美特獨特的三種高爐爐缸修復方式是在如今環保限產頻繁、市場變幻莫測的環境下,高爐快速進行爐缸維護的最直接、靈活、有效、經濟的爐缸修復方式,是高爐應對目前市場的「一把利器」。結合其在近15年的成功應用,筆者認為業內有必要重新定義高爐大修及長壽的概念,建議將此修復技術定義為「快速大修」。高爐的「快速大修」是基於美固美特獨創成熟耐材特性及施工工藝基礎上的,其基本步驟包含停爐、放殘鐵、涼爐、爐缸清理、冷卻元件更換、爐缸澆注、爐身噴注、烘爐、開爐,整個過程組織順暢,一氣呵成,更好地適用目前高爐適應市場環境及環保限產政策調整,使高爐更快速高效適應市場的變化,實現企業的利潤最大化。

創新高爐噴塗技術促進升級換代

三是促進了無碳磚均質化爐缸整體澆注技術的發展。爐缸清理過程中發現舊碳磚破壞程度嚴重影響到爐缸的導熱體系,不能或基本不能保留碳磚的情況下怎麼辦?答案是對爐缸側壁碳磚進行完全清理,露出冷卻壁表面,利用美固美特兩種澆注料在爐缸內整體澆注爐缸內襯。美固美特在國內外無碳磚爐缸澆注技術屬於首創和獨創,成功應用案例已達22例,運行時間最長的俄羅斯NLMK的5號3200m3高爐,已安全穩定運行4年之久。隨後,烏克蘭ArcelorMittal -Kriyvyi Rih 1386m3高爐、2000m3高爐,國內河北鑫達1080m3高爐蕪湖富鑫660m3高爐、西寧礦冶特鋼850m3等高爐均採用了無碳磚爐缸澆注技術,目前溫度穩定,所有爐缸運行狀態良好。

美固美特爐缸澆注對煉鐵技術發展主要有以下三方面的促進作用:

2016年以來,為落實國家環保政策要求,異地大修高爐已蔚然成風。在新建高爐耐材配置上,很多鋼鐵企業受制於資金投入和項目低價中標的大包模式,忽略了傳統設計爐缸存在的技術問題,在選擇爐缸耐材配置上多數保守地選擇了碳磚+陶瓷磚的方式,而且在冷卻壁和碳磚之間、冷卻壁和爐殼之間、爐底封板以上及找平層的設計上,還是選擇傳統的砌築搗打施工方式。筆者觀察到,此波高爐建設還在重複15年前的老路,等開爐後幾年同樣的問題還會重複出現。

智能化煉鐵需要均質化的耐材配置:

重新定義高爐大修及長壽的概念。

美固美特獨特的材料技術不僅僅解決了傳統高爐爐缸安全和長壽問題,而且還有效助力方興未艾的高爐智能化的進一步發展。

早在1989年,美固美特就開發出硅凝膠結合的無水泥澆注料,2000年10月首次成功引入高爐本體內襯噴塗,標志著以硅凝膠結合的濕法噴注(3.0)技術誕生,此後在世界範圍得到了廣泛應用。15年前,該技術首次由美固美特技術專家賈美高及筆者引入中國市場。當時國內的高爐噴塗還處在低水泥半干法噴塗的第一代技術(1.0)時代,由於美固美特的出現,高爐噴塗技術很快就超越還處於推廣時期的低水泥濕法噴塗的第二代技術(2.0)時代,直接進入了美固美特硅凝膠結合的濕法噴注的第三代技術(3.0)時代。到目前為止,該技術已成功應用於354座高爐。

未來,智能化煉鐵高爐本體的耐材配置應該有高質量發展的解決方案。對此,美固美特準備好了有針對性的「錦囊妙計」:一是風口帶整體進行澆注,澆注料完全包裹中套及大套,有效避免風口跑煤氣、鹼金屬及鋅蒸汽滲透,造成風口上翹等一系列的問題;二是爐缸採用不太厚的碳磚或高導熱澆注料「安全襯」,配適當厚度美固美特澆注料「工作襯」,靠不斷的冷卻水帶走部分熱量,在工作襯熱面形成穩定凝滯層保護澆注料及碳磚不受鐵水的侵蝕,無縫的爐缸整體澆注技術同時也在一定程度上確保碳磚免受鹼蒸汽侵蝕,最大程度上保護碳磚或高導熱安全襯,也能保證高爐長壽。三是碳磚和冷卻壁之間填充美固美特體積穩定的高導熱自流澆注料,完全避免因傳統模式下碳搗料帶來的氧化、收縮、氣隙等一系列影響碳磚導熱的因素,也消除碳磚熱面灌漿的必要性。四是爐殼和冷卻壁之間採用美固美特高鋁質自流澆注料進行填充,體積穩定保證了爐殼和冷卻壁之間的填充,使用該澆注料一次填充,「終身受益」,開爐后冷麵壓漿概念也將不復存在。五是爐底封板下與水冷管之間採用高導熱澆注料進行自流填充,封板上用高導熱澆注料做找平層,這些技術的進步不僅能確保高爐爐缸傳熱設計的合理性,在結構和材料上保證了使用的耐久性及煤氣封閉的效果。

美固美特(天津)耐材有限公司依託自主知識產權技術優勢,在國內外耐材行業取得了良好的業績及口碑。展望未來,我們將繼續與中國鋼鐵工業攜手同行,共創高質量發展的美好明天。

良好的效果,使得爐缸澆注技術在國內外得到積極推廣,在各種高爐上取得了一個接一個優異的業績。同時,爐缸澆注技術也逐漸從中小高爐應用到大高爐、巨型高爐上,從1080m3到2500m3,然後再到4000m3~5000 m3級高爐。

值此中華人民共和國成立70周年之際,筆者從一個專業耐材廠家的視角,回顧美固美特攜手中國鋼鐵工業走過的歷程,給業內老領導、老專家、老同事及廣大的新老用戶彙報分享美固美特高質量獨創耐材技術助力鋼鐵工業高質量發展成果,希望為大家提供借鑒。

傳統高爐大修的代價,首先也是最直接的是對沒有侵蝕碳磚的浪費。以遷鋼2號2650m3高爐為例,按照目前國際市場上碳磚價格7000歐元/噸計算,修舊利廢工程可為業主節約購買碳磚資金4300萬元人民幣以上。其次,傳統大修需要60天~90天,而美固美特的快速修復方案實際只需34天或以內。傳統大修第三個代價,是生產碳磚所需要的原燃料資源浪費及其生產過程對環境的污染。

一是促進了爐缸側壁澆注技術的應用。該技術首先於2008年作為厚碳磚爐缸側壁配「人造渣皮/保護襯」引入到首鋼京唐5500m3高爐;2009年5月,在寶鋼不鏽鋼750m3高爐作為「工作襯」對破損嚴重的爐缸側壁進行了快速修復,兩年以後停爐時發現側壁的澆注料基本完好;河北九江線材公司2號1080m3高爐於2012年7月採用薄壁大塊新碳磚+美固美特澆注料工作襯,在高爐運行4年零7個月後政策性停爐,在爐缸耐材侵蝕調查研究中發現,爐內側壁和爐底碳磚均完整,未接觸鐵水,沒有出現常說的「象腳侵蝕」,真正起到了「安全襯」的作用。隨後,該公司的其他高爐都陸續採用了這項技術。寶鋼不鏽鋼2500m3高爐於2012年採用爐缸整體澆注代替陶瓷杯做為爐缸工作襯,在新碳磚側壁進行了澆注,至2016年6月停爐時爐缸側壁溫度穩定在250℃以下,無任何異常。

其爐缸無碳磚整體澆注為爐缸提供了長效均質化的耐材襯裡,消除了爐缸內三道豎縫(爐殼-冷卻壁、冷卻壁-碳磚、碳磚-陶瓷磚之間)及成百上千條磚縫的問題,並且會在爐缸內配置整套熱電偶監測及壓力監測點,對爐缸形成整體監控,達到精確判斷爐缸侵蝕狀態的目的,進而助力高爐智能煉鐵的發展。有了長效均質化耐材,配加相應溫度、壓力、監測傳感器體系,才能更真實反應爐內的各種變化。沒有理想的耐材配置就不能保護有效的傳感器,也就沒有連續、準確、即時的大數據,也就無從談起高爐煉鐵真正智能化。美固美特已經在材料和結構上解決了爐缸長壽和安全的問題,做好了為高爐提供長效、整體無縫、均質化耐材的技術準備及工業化生產實踐,並將不遺餘力地推進高爐煉鐵智能化進程,為煉鐵的高質量發展做出耐材供應商應有的貢獻。

在傳統觀念里,爐缸運行幾年後因「象腳區」的侵蝕會造成側壁溫度的升高,進而影響高爐的生產安全,傳統煉鐵的概念是一旦有停爐的機會都會採取重新更換碳磚和陶瓷磚,進行爐缸的徹底維護,稱之為「大修」。但是,高爐爐缸側壁耐火材料侵蝕、爐體冷卻元件損壞就必然要走傳統大修的道路嗎?

高爐建設不要重複多年前的老路。

同時,筆者也建議將高爐的考核指標增加一個安全經濟壽命,即每立方米高爐累計為企業創造的利潤(元/m3)。

對有關技術發展和應用的思考與建議

美固美特作為高爐必備的戰略合作夥伴,緊跟着市場調整的步伐,為鋼鐵企業的快速發展做出了積極的貢獻。

二是促進了大型高爐舊碳磚爐缸修復整體無縫工作襯技術發展。近年來,美固美特爐缸澆注工作襯技術,越來越多地成功應用於國內外大中型高爐的工業生產。截至2019年8月底,美固美特2000m3級以上高爐舊碳磚爐缸整體澆注修復已達17座。如墨西哥AHMSA 5號2210m3高爐,該高爐在生產18年後,於2012年6月由美固美特進行舊碳磚爐缸澆注投產至今,已安全穩定高產運行7年以上,目前高爐運行一直狀況良好,預計該高爐使用壽命可達28年以上。2013年7月德國Salzgitter BF-A 2410m3高爐對已經運行8年的爐缸進行整體澆注修復后,穩定運行至今已達6年以上,預計還可再延長5年以上。包鋼3號2200m3高爐採用舊碳磚爐缸澆注技術,從2017年4月開爐至今已運行2年4個月,而且在舊碳磚與澆注料之間的熱電偶讀數穩定在545℃左右,推測澆注料厚度仍為400mm以上;首鋼遷鋼2號2650m3高爐於2018年9月爐缸澆注開爐,后燃料比下降30kg/t,產量穩定在6300 t/d以上;在本鋼板材5號2650m3高爐及遷鋼2號高爐良好的澆注效果影響下,本鋼板材7號2800m3、北營2號3200m3高爐,首鋼遷鋼1號2650m3高爐、通鋼3號2680m3高爐進行了舊碳磚澆注,爐缸澆注后高爐重獲新生,目前側壁「象腳侵蝕」部位溫度穩定在150℃~250℃,指標均優於停爐前指標。

爐身噴注技術作為高爐爐體耐材維護的主要措施之一,主要用於風口帶以上部位的高爐內襯修復、恢復爐型。美固美特結合高爐內冶鍊過程對耐材的不同需求,設計研發了不同特性的耐材用於爐本體各部位。爐腹、爐腰所使用的耐材需要具備與襯裡基體超強結合、半導熱、抗渣鐵侵蝕性強、易形成穩定渣皮等特性。爐身中上部則要選用熱振穩定性優異、抗鹼金屬侵蝕、耐機械磨損性強的耐材作為爐身中上部內襯,在高爐冶鍊過程中對冷卻元件起到了強有力的保護作用,在實際生產過程中效果明顯。如寶鋼股份4號4750m3高爐在2014年實施濕法噴注后5年內,爐身整體熱負荷長期穩定而且較低,高爐運行經濟指標居國內前列。

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