摘要：高炉炉缸陶瓷杯整体浇注技术，以其对炉缸原理透彻的领悟，和行之有效的实践，逐渐被广大高炉炼铁技术所接受。相较于传统的砌砖陶瓷杯，浇注陶瓷杯，是真正意义上的“杯”结构，起到良好的隔离和隔热的作用，更有助于高炉长寿。另外，炉缸整体浇注技术，简单快捷，大大缩短工期；更有效利用残余碳砖，节省检修费用。结合不定形耐火材料的优点，炉缸整体浇注技术，必将在未来高炉检修中占据一席之地。
关键词：炉缸；陶瓷杯；不定形耐材；整体浇注
1 高炉炉缸技术
近年来，围绕高炉炉缸长寿化的技术一直在不断探索与发展。综合国内外研究以及实践，形成的主流意见认为：炉缸长寿的关键在于保持1150℃凝铁等温线处于炭砖热面以外，让炭砖内侧能够形成稳定的高黏度渣铁保护层，以避免炭砖与液态铁水的直接接触。基于此，采用导热性好的炭砖，并在炭砖内侧砌筑一层不与铁水反应、耐侵蚀的陶瓷杯材料，对炭砖加以保护的复合炉缸结构被普遍采用。同时，陶瓷杯材料具有较低的导热系数，还可以减少炉缸热损。
传统陶瓷杯，采用高铝质砖砌筑而成，新砌陶瓷杯与碳砖之间，采用碳素捣打料进行填充。如图1所示，这种修复方式，具有以下难点：
（1）需根据高炉尺寸，提前定制陶瓷杯砖，周期较长；
（2）对中修高炉，炉缸清理要求较为苛刻，破坏性清理残余碳砖，造成浪费；
（3）碳砖与陶瓷杯砌砖难度较大，工期较长；
（4）捣打料密封效果难以保证，对炉缸工作造衬很大隐患。
图1 传统炉缸陶瓷杯修复
传统砌筑陶瓷杯技术，在新高炉中应用较为普遍；但对高炉检修来说，在争分夺秒的大环境下，砌筑技术略显局限，新型的炉缸整体浇注技术应运而生。
2 炉缸整体浇注
2.1 技术简介
炉缸整体浇注，是基于传统砌砖修复的一种新技术。它采用不定形自流料，以支模浇注的方式，还原陶瓷杯。脱模后整体无缝，形成一个真正的“杯”结构。使得铁水“无孔可入”，而且所使用材料，与铁水不产生化学反应，真正起到了隔离与隔热的作用。其工艺简化为图2所示。
图2 陶瓷杯整体浇注技术
总体来看，炉缸整体浇注技术，具备以下特点：
（1）能最大程度的保留残余合格碳砖，针对局部区域严重侵蚀碳砖可采用高导热浇注料进行针对性修复。因此与拆除碳砖重新砌筑相比，维修工期短，造价大低；
（2）浇注衬与砌筑相比具有：整体性好，能与炭砖界面紧密有效贴合。因此不存在传统陶瓷杯与炭砖间的间隙捣打料，避免了因气隙而造成“间隙热阻”的问题，使炉缸整体传热效率得以提高，1150℃凝铁等温线推移至浇注陶瓷杯的内部，炭砖得到有效隔离和保护。通过炉缸的浇注维修，不仅从根本上保障炉缸安全、长寿运行，而且减少了炉缸热损；
（3）对于风口区域，同样能最大限度利用残余砖衬，减少耐材消耗；清净渣铁后即可进行浇注，整体浇注的风口衬里能有效避免砖缝的影响，降低风口窜煤气的风险；
（4）炉缸陶瓷杯浇注料采用溶胶结合刚玉碳化硅质泵送浇注料，其是针对传统陶瓷杯砖（塑性刚玉砖、刚玉莫来石砖等）从材质上进行了优化改进，因此具有更高的抗铁水熔蚀、抗渣蚀及抗碱侵蚀性能，同时其导热系数适中，更有利于炉缸渣铁粘滞层形成。
2.2 材料选择
（1）高导热浇注料
高导热浇注料RLG-SC：该料主要原料为导热性能好的碳质材料，采用溶胶结合；其具有与炭砖相近的导热系数，同时具有优良的抗渣铁润湿性能及良好的自流性能，能够轻易实现狭小缝隙自流填充密实作业，可用于碳砖修复，炉底找平、炭砖与冷却壁缝隙填充、陶瓷杯与炭砖缝隙填充。
（2）炉缸浇注料
炉缸浇注料RLG-SA：是专门针对高炉炉缸陶瓷杯环境特点设计开发；以优质刚玉为主要原料，采用纳米溶胶为结合剂；材料不仅具有优良的耐高温，抗渣铁侵蚀，抗冲刷及快干防爆等应用性能，而且具有优异的自流泵送的施工性能。
（3）风口带浇注料
风口带浇注料RFK-SA：是专门针对高炉风口带环境特点设计开发；以优质刚玉为主要原料，采用纳米溶胶为结合剂；材料不仅具有优良的耐高温，抗冲刷，抗机械磨损等应用性能，而且具有优异的自流泵送的施工性能。
炉底、炉缸及风口带材料分布，如图3所示，根据不同部位环境特点，使用不同性能材料。
图3 整体浇注材料分布情况
2.3 施工特点
2.3.1 炉缸清理方式
炉缸整体浇注施工，对碳砖侵蚀较严重的高炉，在清理完残炭之后，补砌碳砖，砖缝采用高导热材料浇注密实，如图4所示。
图4 补砌碳砖及表面处理
对碳砖侵蚀不严重的高炉，可采用保护性清理的方式，如图5，这样可以充分利用残炭，节约成本。而且可以适当减少高导热材料的使用，减弱了三种材料的匹配，更有利于材料之间热量传导。
图5 炉缸保护性清理现场
以上两种清理方式的共同点，都要求炉底清理至残炭表面，露出硬面；浇注修复时，一般先采用高导热料找平清理面，然后浇注两层陶瓷垫，进而往上浇注陶瓷杯壁、铁口区域和风口带。
2.3.2 陶瓷杯及风口浇注
炉底采用高导热料找平后，分两步浇注陶瓷垫，陶瓷垫厚度根据炉缸尺寸确定。如图6，泵送料采用自流浇注料，全过程无需震动或简单震动。
图6 陶瓷垫浇注过程
两层陶瓷杯浇注完成后，支模浇注侧壁及铁口区域，如图7，铁口区域加厚，恢复铁口深度至原设计深度。
图7 铁口区域处理方式
考虑到象脚区保护，会根据各高炉象脚区侵蚀情况，采用不同的处理方式。炉缸浇注料体密较大，液态材料静压力较大，因此一般采用分段浇注的方式浇注陶瓷杯壁，如图8所示，由炉底分段浇注至风口带。
图8 陶瓷杯壁与风口带浇注
待浇注完毕后，静止10 小时后脱模，进而完成整个炉缸浇注。然后按照制定的烘烤曲线，进行简单的烘烤，排除材料中的水分，即可满足开炉条件。
炉缸整体浇注技术，根据高炉炉缸侵蚀特点，策划检修方案，拟定施工工期，然后严格按照各施工节点执行。全过程无限速环节，因此简单快捷，而且可以灵活协调，交叉作业，便于铁厂统筹安排。
3 结语
本文简单介绍了炉缸整体浇注的技术特点，从一个新的角度去思考炉缸技术。类似于传统的砖瓦建筑被灌浆和钢结构取代一样，整体浇注也逐渐显示出其优越性。灵活多样的不定形耐火材料，更具有发掘空间。正确的材料选择和精细的施工操作，能更好服务于炉缸，也更有助于高炉长寿。
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”商标获北京市著名商标称号。