噴補(bǔ)料應(yīng)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(bǔ)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(fèi)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(bǔ)料是應(yīng)用多的不定形耐火材料之一，其應(yīng)用講究一定的方式、方法。

我國不定形耐材技術(shù)進(jìn)步明顯

近幾年來，世界上發(fā)達(dá)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(shù)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(shù)進(jìn)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(bǔ)用噴補(bǔ)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(yīng)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(xì)粉作為基質(zhì)，與充當(dāng)骨架的骨料結(jié)合起來，對材料的使用性能起到關(guān)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(shù)措施，促進(jìn)了不定形耐火材料的高性能化。通過溶膠一凝膠技術(shù)、納米技術(shù)、原位生成高溫結(jié)合相等技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)結(jié)合的高性能化也得到推廣應(yīng)用。

三是施工技術(shù)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(qiáng)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(jié)合的改進(jìn)、粒度分布改進(jìn)、降低內(nèi)部蒸汽壓、形成微通道等技術(shù)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(bǔ)料等，并推廣應(yīng)用。

四是輕質(zhì)化和隔熱性不定形耐火材料的研發(fā)應(yīng)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(jié)氧化鋁、輕量化莫來石和輕量化A1203-Si02 骨料而實(shí)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(jī)器人噴涂施工、濕法噴射設(shè)備的可操作性、可調(diào)控性、靈巧性不足；材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能的設(shè)計精細(xì)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(jié)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(jìn)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(qiáng)度高、使用溫度高、抗?fàn)t氣侵蝕性高，以及低導(dǎo)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(hù)、快速烘烤甚至免烘烤，機(jī)器人檢測、維護(hù)和解體，熱態(tài)在線修補(bǔ)技術(shù)和裝備，自動測厚和監(jiān)控等也是今后努力的方向。

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

噴補(bǔ)料是由具有一定顆粒級配的骨料、化學(xué)黏結(jié)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(dá)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(jié)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(bǔ)料有良好的施工性能(如輸送、潤濕、塑化、黏附和燒結(jié)性等)。

噴補(bǔ)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(bǔ)施工方式，可分為濕法噴補(bǔ)(泥漿法)噴補(bǔ)料、半干法(噴嘴混合式)噴補(bǔ)料和火焰法(熔射法)噴補(bǔ)料；按使用條件，可分為轉(zhuǎn)爐用噴補(bǔ)料、電爐用噴補(bǔ)料、真空脫氣爐(RH、DH)用噴補(bǔ)料、盛鋼桶用噴補(bǔ)料、出鐵溝用噴補(bǔ)料和高爐內(nèi)襯用噴補(bǔ)料等。

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

濕法噴補(bǔ)是將耐火骨料、黏結(jié)劑、添加劑與水混合，配制成一定稠度的泥漿，而后通過噴補(bǔ)機(jī)用壓縮空氣將泥漿噴射到噴補(bǔ)面上的一種施工方式。其特點(diǎn)是操作簡單、附著率高、能迅速燒結(jié)，無粉塵，回彈率低，采用機(jī)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(bǔ)截然不同，其優(yōu)點(diǎn)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(xì)，收縮稍大。

半干法噴補(bǔ)是將耐火骨料、黏結(jié)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(bǔ)面上的一種施工方式?？筛鶕?jù)噴補(bǔ)情況隨時調(diào)整用水量，一般在～14%的范圍內(nèi)波動。其特點(diǎn)是噴補(bǔ)層體積密度大、收縮小，可獲得較厚的噴補(bǔ)層，耐用性較好，但回彈量高于濕法，粉塵稍多。

火焰噴補(bǔ)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(jìn)而噴射黏附在爐襯上的修補(bǔ)方式。其特點(diǎn)是噴補(bǔ)層結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高、抗侵蝕、抗沖刷能力強(qiáng)，堅實(shí)耐用。但火焰噴補(bǔ)裝置費(fèi)用高，技術(shù)復(fù)雜，施工耗能多。

集中噴補(bǔ)是當(dāng)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(bǔ)方式，又稱應(yīng)急性噴補(bǔ)或逐洞噴補(bǔ)。集中噴補(bǔ)一般發(fā)生在爐役后期，使用集中噴補(bǔ)的目的在于減少非計劃停爐，延長爐子壽命。

計劃噴補(bǔ)是根據(jù)生產(chǎn)的具體情況而采用的一種噴補(bǔ)方式，又稱預(yù)防性噴補(bǔ)。其特點(diǎn)是能使?fàn)t襯基本上達(dá)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(yīng)根據(jù)具體生產(chǎn)情況制訂合適的噴補(bǔ)計劃。

噴補(bǔ)料主要施工方法對比

目前，噴補(bǔ)料的施工方法主要有普通冷態(tài)噴補(bǔ)、長槍噴補(bǔ)、遙控?zé)釕B(tài)噴補(bǔ)。

普通冷態(tài)噴補(bǔ):這種施工方法多用于1000m3 以下的噴補(bǔ)作業(yè)，在冶金爐爐內(nèi)搭腳手架或吊籃，工人進(jìn)入爐內(nèi)實(shí)施噴補(bǔ)。其特點(diǎn)是噴補(bǔ)設(shè)備簡單，清理渣皮、松動殘襯較靈活，焊補(bǔ)、安裝及更換儀器較方便，噴補(bǔ)部位及厚度易控制。缺點(diǎn)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(bǔ):操作人員站在爐外，采用長槍對爐襯局部破損部位實(shí)施噴補(bǔ)作業(yè)的一種施工方法。

其特點(diǎn)是操作人員不進(jìn)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(jìn)行噴補(bǔ)。缺點(diǎn)是爐墻開孔或利用原有人孔，并且只能對局部破損磚襯進(jìn)行噴補(bǔ)。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(fèi)，效果比較好。

遙控?zé)釕B(tài)噴補(bǔ):這種施工噴補(bǔ)方法是通過爐墻的開孔(或人孔)將機(jī)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(jìn)行噴補(bǔ)作業(yè)。

其特點(diǎn)如下:一是施工質(zhì)量高。通過遙控設(shè)備來控制供料速度、加水量及風(fēng)壓，從而控制反彈率達(dá)到合理的范圍，形成致密、均勻的噴補(bǔ)爐襯，與其他噴補(bǔ)施工方法比，施工質(zhì)量高，能獲得高性能的噴補(bǔ)層。二是施工速度快。遙控噴補(bǔ)與砌磚修補(bǔ)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(jì)損失。三是施工的性高。遙控噴補(bǔ)施工方法無需工作人員進(jìn)入爐內(nèi)工作，只需在爐外通過遙控設(shè)備操縱噴槍進(jìn)行噴補(bǔ)，避免了工作人員進(jìn)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(bǔ)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(fù)正常生產(chǎn)，帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益；缺點(diǎn)是設(shè)備的投資費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用較大。

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