噴補料應用

在工業(yè)生產(chǎn)中使耐火材料單位消耗顯著降低所采用的材料是不定形耐火材料，主要包括耐火澆注料、噴補料、搗打料、可塑料、火泥(耐火膠泥)、干混合物、耐火涂層、陶瓷纖維等。不定形耐火材料與定型耐火材料相比，在生產(chǎn)費用、筑造效益、使用壽命、性和材料的單位消耗等方面具有優(yōu)勢。其中，噴補料是應用多的不定形耐火材料之一，其應用講究一定的方式、方法。

我國不定形耐材技術進步明顯

近幾年來，世界上發(fā)達工業(yè)的耐火材料總量逐年趨于下降，而不定形耐火材料的總量卻穩(wěn)中有升。因此，不定形耐火材料占耐火材料總量的比例不斷上升。例如，作為世界耐火材料技術的，日本不定形耐火材料的占比2011 年就超過了70%，美國和歐洲諸國也都超過了。我國近5 年來該比例雖有所上升，但目前僅在40%左右。相對而言，我國不定形耐火材料的發(fā)展水平還不夠高。

不過，經(jīng)過國內(nèi)廣大耐火材料工作者的不斷努力，近幾年來，我國不定形耐火材料的技術進步顯著。

一是品種齊全，材料性能與國際差距縮小。以鋼鐵工業(yè)為例，主流品種如高爐出鐵溝澆注料、高爐修補用噴補料、鐵水包澆注料、中間包用不定形耐火材料、加熱爐用不定形耐火材料等，已經(jīng)應有盡有。鐵水包、混鐵爐、鋼包用的澆注料具有我國特色，性價比更好。

二是基質(zhì)的高性能化帶來產(chǎn)品性能的提升。細粉作為基質(zhì)，與充當骨架的骨料結合起來，對材料的使用性能起到關鍵甚至決定作用。近幾年來，業(yè)內(nèi)通過采用基質(zhì)純凈化和穩(wěn)定化的技術措施，促進了不定形耐火材料的高性能化。通過溶膠一凝膠技術、納米技術、原位生成高溫結合相等技術路線，實現(xiàn)結合的高性能化也得到推廣應用。

三是施工技術得到蓬勃發(fā)展、方法不斷增加。這種有利于減輕工人勞動強度和改善施工環(huán)境的筑襯方法得到普及。耐材企業(yè)通過結合的改進、粒度分布改進、降低內(nèi)部蒸汽壓、形成微通道等技術措施，不斷開發(fā)出快干料、快速烘烤料、免烘烤料、熱態(tài)修補料等，并推廣應用。

四是輕質(zhì)化和隔熱性不定形耐火材料的研發(fā)應用活躍。近年來，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了多種材質(zhì)和用途的新型輕質(zhì)、半輕質(zhì)(體積密度≤1.8g/cm3)澆注料。重質(zhì)材料的適度輕質(zhì)化也通過采用輕量化燒結氧化鋁、輕量化莫來石和輕量化A1203-Si02 骨料而實現(xiàn)。

與國外水平相比，我國不定形耐火材料還存在很大差距，主要表現(xiàn)在:施工工具如機器人噴涂施工、濕法噴射設備的可操作性、可調(diào)控性、靈巧性不足；材料的組成、結構和性能的設計精細化和可調(diào)控性不夠；在材料的時效性掌控(如可塑料的可塑性，澆注料的流動性、凝結行為等)、澆注料施工性能的環(huán)境依賴性掌控、材料的環(huán)保性和健康友好性等方面還有待進一步的開發(fā)研究。

不定形耐火材料的輕質(zhì)化是今后的發(fā)展方向，包括重質(zhì)材料的適度輕質(zhì)化和輕質(zhì)材料的高性能化。輕質(zhì)材料的高性能化可概括為“四高二低”，即純度高、強度高、使用溫度高、抗爐氣侵蝕性高，以及低導熱系數(shù)和受熱后低收縮。另外，發(fā)展、自動化手段，快速養(yǎng)護、快速烘烤甚至免烘烤，機器人檢測、維護和解體，熱態(tài)在線修補技術和裝備，自動測厚和監(jiān)控等也是今后努力的方向。

噴補料種類與施工方式一覽噴補料是供以壓縮氣體為動力的噴射機對冶金爐局部損壞的爐襯進行噴補施工用的不定形耐火材料，是應用多的不定形耐火材料之一。

噴補料是由具有一定顆粒級配的骨料、化學黏結劑和添加劑組成。主材質(zhì)通常有鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鋯英石質(zhì)和碳化硅質(zhì)等材料，它的選用是根據(jù)冶金爐內(nèi)可能達到的溫度、溫度波動范圍、爐渣性質(zhì)以及爐襯本身的材質(zhì)等條件來確定。黏結劑有硅酸鹽、磷酸、磷酸鹽、聚磷酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽、氯化物、瀝青、樹脂、水泥等。添加劑的作用是使耐火噴補料有良好的施工性能(如輸送、潤濕、塑化、黏附和燒結性等)。

噴補料的種類很多，按主材質(zhì)，可分為鎂質(zhì)、高硅質(zhì)、黏土質(zhì)、高鋁質(zhì)、鉻鎂質(zhì)等；按噴補施工方式，可分為濕法噴補(泥漿法)噴補料、半干法(噴嘴混合式)噴補料和火焰法(熔射法)噴補料；按使用條件，可分為轉爐用噴補料、電爐用噴補料、真空脫氣爐(RH、DH)用噴補料、盛鋼桶用噴補料、出鐵溝用噴補料和高爐內(nèi)襯用噴補料等。

噴補料的施工方式，一般分為濕法噴補、半干法噴補和火焰法噴補等；按爐役期，則分為集中噴補和計劃噴補。

濕法噴補是將耐火骨料、黏結劑、添加劑與水混合，配制成一定稠度的泥漿，而后通過噴補機用壓縮空氣將泥漿噴射到噴補面上的一種施工方式。其特點是操作簡單、附著率高、能迅速燒結，無粉塵，回彈率低，采用機械化或自動化施工，縮短了工期，節(jié)省勞動力，降低了成本等。

該方式與以往普遍采用的干式噴補截然不同，其優(yōu)點如下:不需要施工框架；施工體的組織致密、均勻；施工時幾乎不會產(chǎn)生粉塵，施工環(huán)境好。但因其含水量大、顆粒較細，收縮稍大。

半干法噴補是將耐火骨料、黏結劑、添加劑等組成的混合料，通過噴槍尾端的水環(huán)孔眼與水混合，并由壓縮空氣噴射到噴補面上的一種施工方式。可根據(jù)噴補情況隨時調(diào)整用水量，一般在～14%的范圍內(nèi)波動。其特點是噴補層體積密度大、收縮小，可獲得較厚的噴補層，耐用性較好，但回彈量高于濕法，粉塵稍多。

火焰噴補是用壓縮氧氣把耐火骨料、助熔劑或發(fā)熱劑等混合料輸送至噴嘴，用高熱值燃料與其混合燃燒，瞬間把耐火集料顆粒表面加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，進而噴射黏附在爐襯上的修補方式。其特點是噴補層結構致密、強度高、抗侵蝕、抗沖刷能力強，堅實耐用。但火焰噴補裝置費用高，技術復雜，施工耗能多。

集中噴補是當爐襯在突然發(fā)生損壞或已經(jīng)知道某處特別薄弱時才采用的一種噴補方式，又稱應急性噴補或逐洞噴補。集中噴補一般發(fā)生在爐役后期，使用集中噴補的目的在于減少非計劃停爐，延長爐子壽命。

計劃噴補是根據(jù)生產(chǎn)的具體情況而采用的一種噴補方式，又稱預防性噴補。其特點是能使爐襯基本上達到均衡損壞，但是在某些情況下與連續(xù)生產(chǎn)相矛盾，因此，應根據(jù)具體生產(chǎn)情況制訂合適的噴補計劃。

噴補料主要施工方法對比

目前，噴補料的施工方法主要有普通冷態(tài)噴補、長槍噴補、遙控熱態(tài)噴補。

普通冷態(tài)噴補:這種施工方法多用于1000m3 以下的噴補作業(yè)，在冶金爐爐內(nèi)搭腳手架或吊籃，工人進入爐內(nèi)實施噴補。其特點是噴補設備簡單，清理渣皮、松動殘襯較靈活，焊補、安裝及更換儀器較方便，噴補部位及厚度易控制。缺點是勞動條件及工作環(huán)境較差，還具有一定的危險性。

長槍噴補:操作人員站在爐外，采用長槍對爐襯局部破損部位實施噴補作業(yè)的一種施工方法。

其特點是操作人員不進入爐內(nèi)，工作條件相對較好，施工簡單，并可在調(diào)溫條件下進行噴補。缺點是爐墻開孔或利用原有人孔，并且只能對局部破損磚襯進行噴補。若爐襯大部分比較完整，只有局部破損時，使用該方法既可節(jié)省時間，又可節(jié)省經(jīng)費，效果比較好。

遙控熱態(tài)噴補:這種施工噴補方法是通過爐墻的開孔(或人孔)將機器人放人爐內(nèi)，懸掛在橋架上，操作人員在爐外通過電視屏幕觀察和調(diào)節(jié)來進行噴補作業(yè)。

其特點如下:一是施工質(zhì)量高。通過遙控設備來控制供料速度、加水量及風壓，從而控制反彈率達到合理的范圍，形成致密、均勻的噴補爐襯，與其他噴補施工方法比，施工質(zhì)量高，能獲得高性能的噴補層。二是施工速度快。遙控噴補與砌磚修補相比，可縮短2/3 以上的施工時間，對于大型冶金爐來說，可以減少很多不必要的經(jīng)濟損失。三是施工的性高。遙控噴補施工方法無需工作人員進入爐內(nèi)工作，只需在爐外通過遙控設備操縱噴槍進行噴補，避免了工作人員進入爐內(nèi)工作時煤氣中毒、墜落、砸傷等危險的發(fā)生。四是開爐方便，遙控噴補維修時不需要完全停爐，只需把料面降到一定高度，料面用封爐料封上即可。因此，重新起爐也非常容易，起爐后可以很快恢復正常生產(chǎn)，帶來較高的經(jīng)濟效益；缺點是設備的投資費用和維護費用較大。

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