采用不定形耐火材料喷补修复石灰窑炉衬的研制及应用

石灰窑用耐火材料

４

ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＩＥＳ＆Ｌ【ＭＥ

Ａｐｒ．２００７Ｖ０１．３２Ｎｏ．２

采用不定形耐火材料

喷补修复石灰窑炉衬的研制及应用

秦福札

（马鞍山钢铁股份公司，马鞍山

２４３０００）

摘要：石灰窑炉由于常年在高温下运行，受到高温的侵蚀、物料冲刷及石灰中杂质的各种物理化学变化，炉

衬会出现不同程度的损坏。马钢研制出一种不定形耐火材料，采用喷涂工艺修复石灰窑炉衬，取得了较好的成效，并将其在国内推广。

关键词：不定形耐火材料；喷补；修复；石灰窑炉；应用中图分类号：ＴＱｌ７５．７３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７３—７７９２（２００７）０２—０００４－０４

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｎｓｈａｐｅｄＲｅｆｒａｃｔｏｒｙ

ｆｏｒＧｕｎｎｉｎｇＲｅｐａｉｒｏｆＬｉｍｅＫｉｌｎＬｉｎｉｎｇ

Ｑｉ｜ｌＦｕｌｉ似ａ’ａｎｓｈａｎ

Ｉｒｏｎ

ａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ２４３０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｍｅｋｉｌｎｉｓｓｕｂｊｅｃｔ

ｔｏ

ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｒｏｓｉｏｎ，ｍａｔｅｒｉａｌ

ｗｅａｒ

ａｎｄｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｋｉｎｄｓｏｆｔｈｅ

ｏｃｃｕｒ

ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｉｎｌｉｍｅａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓｏｆｄａｍａｇｅｓ

ｂｅｃａｕｓｅｉｔｉｓ

ｏｐｅｒａｔｅｄｕｎｄｅｒｈｉｓｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｌｌｔｈｅｙｅａｒｒｏｕｎｄ，ＡｎｕｎｓｈａｐｅｄｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＭａ’ａｎｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．Ｔｈｅｇｕｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｓａｄｏｐｔｅｄ

ｔｏ

ｒｅｐａｉｒｔｈｅｌｉｍｅｋｉｌｎｌｉｎｉｎｇ，ｔｈｅｂｅｔｔｅｒｒｅｓｕｌｔｉｓ

ｏｕｒ

ａｃｈｉｅｖｅｄａｎｄｔｈｅｇｕｎｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｕｎｓｈａｐｅｄｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｉｓｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄｉｎ

ｃｏｕｎｔｒｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕｎｓｈａｐｅｄｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ；Ｇｕｎｎｉｎｇ；Ｒｅｐａｉｒ；Ｌｉｍｅｋｉｌｎ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

石灰窑炉是工业高温炉中的热工设备，常年在高温中运行，由于受高温的侵蚀、物料的冲刷及石灰中杂质发生物理和化学反应的影响，一般石灰窑炉衬在４—６年就会出现不同程度的破损。轻者耐火工作层剥落，重者耐火砖脱落到保护层，生产中发现窑壳见红。从而，造成石灰窑保温性能减退，不但生产不出优质产品，还会大量浪费能源。这时必须要进行一次周期性的停窑大修。在早期都是采用砌筑这种老式的传统修复工艺。工期长、耗资大。在当今市场经济下已不被人们所接受。马钢研制出一种不定形耐火材料，采用喷涂工艺修复石灰窑炉

为国内石灰行业修复大小十多座石灰窑，取得了较

好的成效，深受用户的一致好评。１喷涂材料的研制开发、

用不定形耐火材料喷补热工窑炉早就在冶金行业的炼铁高炉、热风炉等窑炉中得到成功应用。高炉内衬与石灰窑内衬环境不同，前者为酸性、后者为碱性，在石灰窑内实施喷涂不定形耐火材料会有一定的风险。针对这一难题，由马钢烧结厂、钢铁研究所、修建工程公司和耐火厂家的工程技术人员进行攻关．研制出适合石灰窑炉衬材质及石灰窑环境的喷涂料．为配制出附着力强、反弹率低、耐磨

衬，被称为石灰窑炉衬修复的一次革命。已成功地

收稿１３期：２００６一１２一ｌＯ

作者简介：秦福札（１９４７一），男。丁程师

万方数据　

石灰窑用耐火材料

２００７年４月第３２卷第２期

耐火与石灰

表１

５

喷涂料主要性能及理化指标

耐压强度高的喷涂料．攻关人员多次调整成分配

方，并反复进行模拟试验终于获得成功。

为证实研制的这种新材料的效果，１９９３年６月首先在马钢第二烧结厂ｌ。２５０ｍ３炭石灰窑进行试喷。喷补最大厚度２５０—３５０ｍｍ，喷补用料８０ｔ。喷补后内壁平整光滑，整个窑墙整体性强。通过四年多的生产运行，未发现内壁喷涂料脱落，窑况一直正常。经马钢公司技术中心论证认为可以推广应用。随后于１９９７年９月及２００１年３月对马钢第三炼钢厂３‘、２。两座２５０ｍ３焦烧竖窑先后成功地进行了喷补。笔者在２００１年中国石灰工业技术交流与合作大会上作为经验进行汇报．引起国内石灰行业厂家的高度关注，在短短五年内就为国内十多座石灰窑实施内衬喷补，收到了较好的成效。喷涂料性能列于表１。

２喷涂的原则

石灰窑炉衬修复采用喷补工艺与砌筑工艺截然不同的是，在大修中不需要将窑内耐火砖全部拆

除。本着保留完好部位的衬砖、重点喷补损坏部

位、砌筑窑口和烟道部位的方法进行修复的原则。

石灰窑在正常生产中，炉内虽然整体受热，但三带的热温分布有所差异。预热带和冷却带一般控制在４００～６０００Ｃ，炉衬砖破损一般不太严重，有的

还比较完好。只有在生产中控制不当，煅烧带上移或下移，长时间内温度过高，才会造成局部炉衬侵

蚀受损。在修复过程中完好部位不做喷涂。只有在局部受损部位作扫描喷涂，以保持平整光滑。

石灰竖窑受损最严重的是煅烧高温区域。温度最高达到１２０００Ｃ左右，在此区域窑内耐火砖受高温的侵蚀，特别是石灰石杂质及有害成分产生的物理和化学反应，生成玻璃质流体。其主要有以下反应：

ｘＣａＯ＋Ｓｉ０２－＊ｘＣａＯ Ｓｉ０２

万　

方数据ｘＣａＯ＋Ａ１２０３一ｘＣａＯ。Ａ１２０３

ｘＣａＯ＋Ｆｅ２０３—呶ＣａＯ Ｆｅ２０３

在较低的温度下，石灰吸收ＳＯ：要比吸收Ｃ０２侠得多，达到５５０％时，石灰与Ｓ０２反应生成亚硫酸钙；温度在更高的情况下，生成硫化钙和硫酸钙。以上这些副反应都可以促使石灰烧结。这些玻璃质流体附在石灰的表面，堵塞了石灰的气孔．严重影响石灰活性。更为严重的是这些杂质形成的液相一旦粘结在窑壁上，就会形成挂壁瘤，这种瘤块在高温中越结越大、越烧越牢，严重影响窑况的正常运行。在物料的冲击或人工处理下将会使耐火砖松动或剥落。失去高铝或镁铬耐火材料工作层后，粘土质保温层经受不住高温的侵蚀及物料的冲刷．很快就形成坑洞。窑壁坑洞面会越来越大、越剥越深。严重的直至窑壳。碳酸钙行业石灰生产要求高温慢烧，石灰在高温区域停留时间较长，煅烧带损坏更为严重。这段区域是喷补的重点。

从已喷补的石灰窑来看。马钢第三炼钢厂３—２５０ｍ３焦炭竖窑煅烧带烧损深度为２５０．３５０ｒａｍ。靠南面犬约有６～７ｍ２耐火砖脱落到窑壳，窑壳严重变形。如不及时修复，将会导致炉衬垮塌。天铁集团

石灰疆铲１４、２一两座１５０ｍ３和济钢鲍德炉料公司３．、

妒１５０ｍｓ气烧窑内衬烧嘴部位四面墙体烧损严重。

双层上下烧嘴１．７—２ｍ左右的高铝砖工作层脱落从２００－３９０ｍｍ不等，煅烧带四周窑墙均有损坏，其情

况比较严重。鞍钢集团公司活性石灰厂掣４３０ｍ３焦烧竖窑煅烧带炉衬局部脱落至窑壳，生产时外壳见

红。常州市碳酸钙有限公司要求产品质量指标，为中烧偏老，石灰在高温区域停留时间长，中部煅烧带挂满了瘤块，待瘤块清除后发现损坏深度达４００ｍｍ左右。安阳钢铁集团冶金炉料公司∥窑炉衬一条线破损深度达到４５０ｍｍ。由此可以看出：石灰窑损坏部位集中在煅烧区域，但这一区域是石灰烧成的关键部位，如不及时修复，会造成热耗高、产

石灰窑用耐火材料

６

ＲＥＦＲＡＣＴＯＲｌＥＳ＆ＵＭＥ

Ａｐｒ．２００７Ｖ０１．３２Ｎ０．２

量和质量下降。严重的会出现炉衬垮塌、窑壳烧穿等～系列隐患。所以该区域是喷补修复的重点。

窑顶部的窑口和烟道口受加料斗的撞击及物料冲击，节能性竖窑比较普遍存在的问题，上海卓越纳米新材料有限公司２＊石灰窑窑口破损严重，烟道口完全垮塌。这部位无法采用喷补修复，只能用局部砌筑修复的办法进行，使窑体完全恢复原貌。

前进行试喷。以确定最佳加水量、喷补压力及射流速度。按现场工艺进行模拟试验，把反弹量控制在１０。１５％以内。其强度达到ｌｈ内开始硬化，２ｈ后用砖块敲打喷涂体很难打散的标准才能在窑内作业。３．４赜涂作业

首先喷涂炉衬损坏最深的部位，第一次喷涂厚度２０—３０ｍｍ，待其固化后再喷，每次喷涂厚度为４０～５０ｍｍ，喷完一段后，即用木方将其涂面抹平，以保持整体表面的平整度。全部喷补完成结束，再

３喷涂的要点及实施步骤

石灰窑炉衬喷补应注意四个关键问题：

喷补材料的质量及配方；及加工；制度。

３．１炉衬分析及方案确定

首先对炉衬进行勘察．对炉衬的结构、损坏程度、耐火砖的材质成分进行分析，制定出喷补方案。根据炉衬损坏程度决定采用锚固件形状、数量、设置锚固网面积等，并制定出喷补各部不同厚度的程序。对耐火材料不同的材质成分（高铝、粘土、镁铬等）配制不同成分的喷涂料。并对高温带、低温带及烧嘴部位材质成分及指标均略有调整。

３．２喷涂面处理

喷涂面的处理非常重要．它直接影响新旧衬体

（３）精良的喷补技巧；

（１）

从上往下全部喷涂一层，厚度为５０ｒａｍ，使石灰窑炉内衬完全成为一个整体。施工应连续进行，如中途因故中断一个小时以上，应对喷涂处做接茬处理．并用水湿润后方可继续进行喷补。

喷涂时应自上而下、从左到右。喷枪以回旋进向．喷涂体不得有蜂窝和夹层。反弹料不得重新使用。必须及时清理。３．５烘窑

烘窑对不定形耐火材料来讲是非常关键的步骤。正确的烘窑方法是提高炉衬的寿命保证，要严格按照升温曲线要求制定烘炉方案。用煤气烘炉比较方便可靠．根据窑径的大小，自制二根煤气火棒将其一周打眼。并安装调节阀。点火后伸入窑内，温度高低按升温曲线调节。但对没有条件的只有用固体燃料进行烘窑，也可以采用烘窑开窑同时进行的方法。先将石灰石铺设到窑体检修门下１．５ｍ处，摆放引火柴，用点火器或者火把点燃后，加固体燃料．待形成火层后用开窑门或开风机的调节方法来控制温度。烘窑一般为５—６天，烘窑结束后加适当的燃料烧旺后．加入混合料正式投入生产。

（２）炉衬侵蚀面的处理

（４）正确的烘窑

的结合程度。①首先用风镐清除瘤块及侵蚀面上的残渣；②喷涂面上再用高压风枪吹扫浮灰；③向喷涂面喷洒少量水分湿润；④锚固件设置，为使喷涂

面和喷涂料附着牢固，需按安装设置不锈钢锚固件，间距１００ｍｍｘｌ００ｒａｍ左右，锚固件打人炉衬砖缝中。对砖衬全部脱落部位，直接在炉壳上焊接，长度为３００～４００ｍｍ。３．３试喷

为了达到理想的喷补效果．需在正式喷补作业

４喷涂工艺特点及经济效益

喷涂工艺的特点是炉衬整体结构好、耐磨、耐

压强度高，喷涂面不易开裂。经济效益本身无法看

表２竖窑炉衬修复喷补与砌筑工艺费用对比袭

万方数据　

石灰窑用耐火材料

２００７年４月第３２卷第２期

耐火与石灰

７

出，只有通过与砌筑工艺相比，就不难看出投资可降低。与该公司３ 窑２００５年ｌＯ月１４日采用砌筑工艺节约一半ｌ以上。如２５０ｍ３石灰竖窑内衬总体耐火砖修复投入生产的对比（见表４），不难看出喷涂大大近５００ｔ，仅工作层就要２００多ｔ，采用喷补工艺一般优于砌筑的窑。

用料在１００ｔ左右。从已喷补的石灰窑就不难看出喷涂工艺的优点所在。详见表２。

表３

竖窑炉衬修复喷补与翻筑工艺工期对比裹

采用喷涂工艺工期短。女１２５０ｍ３的石灰窑一般施工周期约一周就可投人生产。也就是说从停窑到

投产只有１２—１５天时间．比老式砌筑工艺缩短７５％

的大修工期。详见表３。

石灰竖窑采用喷涂工艺修复后，炉衬整体结构好，喷面不易开裂。消除了漏风跑气的隐患。已喷补的一些石灰竖窑未做统计。２００６年２月常州市碳酸钙有限公司２ 窑３月２日投人生产后，煤耗大幅度

表４常州市碳酸钙有限公司２．窑与３．窑对比

注：该公司采用煤石比１：１１．８，换算成配煤８．４７％。２００６年４月２日取样分析。２ 窑石灰利用率

９３．６５％。３ｔ窑石灰利用率为９２．５％

使用寿命从最早喷补的马钢３座石灰竖窑的运研究，不断完善喷涂工艺，为工业炉窑技术的发展行情况来看，使用寿命都达到了４年以上。

作出贡献。

喷涂工艺在石灰窑炉衬修复中应用已有十多初建民缱辑

年．工艺技术也比较成熟。还要通过积极地探索和

粤爷％￥爷％淬萄尚毒爷％≯｝均粤爷％—．啐壹辛＝％芦争毒铲％溥窄劫粤辛已峰￥簪％ｐ帑戋琴啕粤宰ｅ峰粤爷％溥穹￥爷％—匀￥爷％淬．啐毒爷％声枸￥爷％—峰岛争ｅ嗨

（上接第３８页）

度上都产生了相似的碰撞点。＋高度在结晶器底面ＰＩＶ系统可以帮助研究人员在任何区域进行以上。此数据不作为决定因素。

研究，这是着色、ＬＤＡ或热导线测量仪所无法达通过研究发现，８ ＳＥＮ有最好的改善特性。到的。将激光和数码技术结合在一起。研制了流图ｌＯ示出了目前设计和采用８笔ＥＮ设计之间的波体流动研究的有用工具。尽管不是专门为钢铁工动差。可以看出有效地利用了出口几何形状，弯

业进行的设计。但证实此技术对解决相关问题非月面稳定。

常有用。随着这项新技术的应用和改进。可以获５结论

得对结晶器、中间包和钢包钢水流动的更全面更

定量的理解。

借助于吼Ｖ，研究人员对各种不同水口设计进行了试验及定量分析．以便为连铸选择最佳水雷中兴编译自（ＡＩＳＴｅｃｈ２００５

Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ）。３９√仃

口。通过ＰＩＶ系统的定量结果和水模型试验，可王晓阳

校

以选择合适的水口设计。并已在实际连铸中得到收稿日期：２００６一１０－０９

证实。

万　

方数据

石灰窑用耐火材料

采用不定形耐火材料喷补修复石灰窑炉衬的研制及应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

秦福礼， Qin Fuli

马鞍山钢铁股份公司,马鞍山,243000耐火与石灰

REFRACTORIES & LIME2007,32(2)

本文链接：http://www.77cn.com.cn/Periodical_gwnhcl200702002.aspx

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/77ai.html