北京联合荣大工程材料股份有限公司（下文简称联合荣大）将高炉内衬材料用于炉缸陶瓷杯、风口带、炉腹炉腰、炉身等部位，取得良好效果。因为应用这些不定型耐材使得高炉内衬修复变得更简易和灵活。任何不规则的侵蚀界面、缝隙、高炉部件都能浇注填充，实现整体浇注衬。炉缸浇注料系硅溶胶结合材料，由刚玉与炭化硅组成，可与铁水长期共存，不发生物理化学反应，具有极好的抗铁侵蚀效果。经过实践验证，证明联合荣大的高炉炉缸整体浇注技术已经很成熟。
高炉炉缸整体浇注技术能最大程度保留残余合格炭砖，运行8年左右的高炉，大块砌筑炭砖利用率可达70%左右、小块砌筑炭砖利用率达50%左右，局部区域严重侵蚀炭砖可采用高导热浇注料针对性修复。因此，炉缸整体浇注技术维修工期短，综合造价低。浇注衬整体性好，与炭砖界面紧密贴合，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内部，有效隔离和保护了炭砖。炉缸浇注维修从根本上保障了炉缸安全、长寿运行，减少了炉缸热损。
高炉炉缸整体浇注技术主要包括下列三大技术：
一是预挂渣皮技术。
炉腹炉腰预挂渣皮技术是将金属陶瓷材料浇注与冷却壁表面，在冷却壁表面形成一层永久性的人造渣皮保护层。该材料将金属纤维引入到非金属浇注料种，将两者的优点相结合，提高材料的抗折抗压等物理指标，提高材料的导热能力，延长炉腹、炉腰区域耐材的使用寿命。在350℃条件下，导热系数20W/（K·m）左右；钢纤维含量达到40%左右，不是普通的高钢纤维浇注料（10%以下），其200℃以下抗折强度可达到35MPa～40MPa，在实验室常规抗折检测设备都无法将其压弯，而折后的材料也不“折而不断”。下图为预挂渣皮材料的物理检测图。
图为预挂渣皮抗压结果 图为抒挂渣皮抗折结果
预挂渣皮浇注料，施工方式不能采用简单的泵送，而是在冷却壁安装前预制浇注，养护24h后安装至炉内，一般为分块浇注、分层安装、浇注勾缝的施工方式。可针对高炉不同区域的炉型要求，在支设模具过程特殊设计，形成合适的炉腹角和炉身角，这种科学的设计和布置方式，便于高炉开炉气流和炉料的合理分布。预挂渣皮材料浇注厚度一般为150mm～200mm，使用三年以后的浇注料，剩余厚度一般为50mm～80mm，平均年损耗30mm；浇注料剩余越薄，热传导效率越高，因此使用到后期，浇注料年损耗量可降低至10mm以下。材料性能稳定，超高的钢纤维含量，保障材料抗热震能力，不会因为高炉频繁开停炉而脱落，避免了传统脆性砖受制于高炉操作而寿命长短不一的现象。随着现阶段高炉喷煤技术的发展，，炉腹炉腰区域温度逐步提高，预挂渣皮浇注材料可更好适应炉腹炉腰区域的耐材结构。
二是内衬湿法喷注技术。
内衬湿法喷注技术的目的是为了解决炉腹、炉腰、炉身等部位耐材脱落引起的气流不顺、能耗升高等问题，其特点是快速高效，可以在较短时间内复产，降低对铁厂的影响。湿法喷注技术可分热态和常温两种，热态湿法喷注技术是将料面降到风口区域后，炉内覆盖压火料，采用机械手进行喷注造衬，使高炉恢复至操作炉型。这种喷注方式快速安全，人员不用进炉，没有有限空间作业，对于2000m3左右的高炉，在24小时内即可修复完成。常温湿法喷注技术是在停炉降料面后，炉内温度和煤气含量降到一定标准后，人员进炉内排险清理，也可对炉内植筋挂网，延长耐材使用寿命。
喷注控制工艺经历了人工作业、简易机械、可伸缩机械手、大型可伸缩自动平衡机械手等多种作业方式，还将采用自动侧距装置，随时调整喷注效果。
针对不同工况的高炉内衬，需采用不同喷注材料。对处于高温工况下的炉腹、炉腰和炉身下部区域，材料除有较高强度抵抗物料和气流冲刷，还需要有良好的导热能力，有利于渣皮形成，保护冷却壁和耐材。纳米硅溶胶结合喷注料以溶胶作为结合剂，不存在结合剂界面迁移，在受热时水分可有序排除，因而具有极佳的快烘防爆性能。在600℃以下，低温溶胶结合料强度相对较低，但随温度升高纳米SiO2与Al2O3反应可形成莫来石相，强度迅速提高。特别是在高温下，由于纳米硅溶胶结合喷注料不含水泥，高温热态性能优异。对于炉身中上部区域，该部位工作温度相对较低，为了保证材料强度和抗冲刷性能，可采取了水泥结合，配合材料组成和结构调整，提高材料抗热震性能，延长喷注内衬的使用寿命。
图为热态机械喷注 图为人工喷注
三是薄壁内衬技术。
在静态铁水中，炉缸浇注料基本上不受到侵蚀，炉缸料与凝固铁块界面完整。渣铁中的碱金属等有害元素沿着浇注料的空洞渗透到浇注料内部，与材料中的Al2O3、SiC、SiO2等反应，生成侵蚀带导致材料剥落。
为了减少炉缸料侵蚀，延长高炉内衬使用寿命，薄壁内衬是高炉耐材的发展方向。其理论基础是通过提高耐材导热系数，降低耐材内部温度梯度，控制耐材厚度，使1150℃等温线在耐材外部，从而在耐材表面形成渣铁黏滞层，隔绝铁水冲刷，延长炉缸耐材使用寿命。薄壁内衬理论对高炉维护和操作稳定提出了更高要求，尤其对炉缸冷却制度要求更加严格，需要保持冷却强度稳定和冷却壁冷热面密实，才能使1150℃等温线始终处于耐材外部，保持炉缸稳定。
炉缸浇注料受铁水和熔渣侵蚀是一个长期过程，化学侵蚀极小。因此在新炉缸设计时，可直接设计成薄壁炉缸结构，形成更高效的传热炉缸，结合耐侵蚀浇注料，高炉炉缸将不再出现“象脚侵蚀”情况。（孙赛阳）
图为大块炭砖清理效果 图为小块炭砖清理效果
