近日，山西中陽鋼鐵有限公司（下簡稱中陽鋼鐵）1號1280m3高爐大修。該高爐是北京精冶源新材料股份有限公司（下簡稱精冶源）于2019年打造的全國首座整爐無碳磚高爐。
時隔5年，中陽鋼鐵1號高爐停爐大修，精冶源派專人跟進，實地測算高爐爐缸爐底侵蝕量，并與精冶源理論測算結果對比，發(fā)現兩者誤差不大。高爐爐缸除了象腳區(qū)以外，其他部位只有輕微侵蝕，象腳加厚區(qū)侵蝕速度平均11.9mm/月，且呈平緩態(tài)勢。大膽預測，在爐缸冷卻系統(tǒng)完好的前提下，該高爐爐缸理論上可以實現無限期使用。
01炭磚替代者：塑性相碳質澆注料隨著耐材技術的不斷進步，傳統(tǒng)炭磚的局限性越來明顯。為此，精冶源創(chuàng)造性研制出一種新型高爐澆注料——塑性相碳質澆注料，并榮獲國際、國內兩項發(fā)明專利。
該材料通過塑性相結合剛玉碳化硅，能夠降低氣孔率，提高密度與強度，同時彌散相與耐火骨料及基質復合，在外力作用下產生一定的塑性變形或沿晶界滑移，分散集中的應力和吸收裂紋尖端的應力，增強材料韌性。在高溫還原氣氛下，塑性相可與C、N2反應，形成抗侵蝕層，實現“自修復性能”。
權威檢測數據顯示，該材料導熱系數、氧化率、耐壓強度及鐵水溶損率等重要性能指標均優(yōu)于微孔炭磚。同時由于材料的高溫塑性，能夠避免熱應力破壞，添加TiC等成分還使其具有長壽性能。
02成功應用：首座整爐無碳磚高爐誕生2019年4月，中陽鋼鐵煉鐵技術人員在充分了解塑性相碳質澆注料性能后，決定采用該新材料對爐缸進行整體澆注。這也是精冶源塑性相碳質澆注料首次大規(guī)模應用于高爐搶修工程中。
本次大修，爐底爐缸所有炭磚全部清除干凈，未保留殘余炭磚，環(huán)碳及爐底全部采用塑性相碳質澆注料澆注。鐵口區(qū)域一次澆注成型并做了加厚處理，風口區(qū)域整體澆注，風口以上部位整體內襯噴涂。在塑性相碳質澆注料的內側澆注一層剛玉碳化硅澆注料，取代原先陶瓷杯設計。得益于塑性相碳質澆注料與剛玉碳化硅澆注料能夠緊密結合，且全程無需留膨脹縫隙，可以實現高爐完整的熱傳導系統(tǒng)，有助于延長高爐爐缸一代爐役壽命。
施工周期僅8.5天，相比高爐整體砌磚，整體澆注大幅度縮短了工期，為高爐提前投產以及順利達產創(chuàng)造了條件。
環(huán)碳澆注完畢
陶瓷杯及鐵口修復
03效果驚艷：爐缸5年基本無侵蝕中陽鋼鐵1號高爐使用5年來，精冶源一直借助獨有模型跟進測算。塑性相碳質澆注料應用2年后，爐缸側壁侵蝕量最大為358mm，侵蝕速度為14.9mm/月，爐底侵蝕量最大為458.2mm；應用五年后，爐缸側壁侵蝕量最大為713mm，侵蝕速度為11.9mm/月，爐底侵蝕量最大為484mm。據文獻記載，一代爐役達到20.9年的千葉6號高爐，最初1年內，爐缸侵蝕速度達到了50mm/月。采用塑性相碳質澆注料大修的中陽鋼鐵1號高爐，其爐缸侵蝕速度遠遠低于文獻記載速度，且呈現平緩態(tài)勢，而爐底則趨于穩(wěn)定。
2024年，中陽鋼鐵1號高爐檢修，精冶源對爐缸真實侵蝕數據進行測量，測量數據如下：爐缸側壁最大侵蝕點為標高7.4米處E點，侵蝕量為679mm（含鐵口加厚345mm），剩余料量908mm。爐底最大侵蝕區(qū)中心為死料柱，侵蝕量為467mm。其爐缸內陶瓷杯壁均有剩余，未侵蝕到塑性相碳質澆注料。
鐵口上方料層約1040mm
鐵口區(qū)域約1200mm料層
通過對比，理論計算數據與實際測量結果誤差范圍為：±20mm，誤差在可控范圍之內，為精冶源在后續(xù)高爐大修后使用效果追蹤上提供了寶貴的數據庫，為今后采用精冶源塑性相碳質澆注料大修高爐的剩余使用壽命測算以及數據修正提供了理論依據。
實踐證明，精冶源塑性相碳質澆注料性能更優(yōu)異，使用壽命更長久，既可用于爐缸整體澆注，也可進行部分修補，與舊炭磚形成有機整體，建立完整高效的爐缸傳熱體系。相比于傳統(tǒng)的砌磚工藝，塑性相碳質澆注工藝具有作業(yè)周期短、工藝簡單、無需定制等優(yōu)點，能夠為鋼鐵廠降本增效助力。
高溫點約900mm料層
目前，精冶源塑性相碳質澆注料已成功應用于中陽鋼鐵、天鋼、山東閩源、峰峰合信等鋼鐵廠。相信未來，精冶源塑性相碳質澆注料將成為高爐修復的主流材料，深入推動鋼鐵行業(yè)高爐高效長壽。
