噴涂技術(shù)在攀鋼石灰石礦4#豎窯中的應(yīng)用

攀 鋼 技 術(shù) 49 噴涂技術(shù)在攀鋼石灰石礦 4#豎窯中的應(yīng)用 羅華平 (攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司石灰石礦 ) 摘 要： 針對(duì)攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司石灰石礦 250 械豎窯大修實(shí)際 ,提出了利用噴涂技術(shù)延長(zhǎng)豎窯大修周期的方案 ,并在 4#豎窯進(jìn)行了噴涂試驗(yàn)。實(shí)踐表明： 4#豎窯爐襯噴涂修復(fù)縮短工期 17 天，確保了新鋼釩煉鐵燒結(jié)的正常生產(chǎn)。爐襯噴涂修復(fù)后，提高了豎窯的利用系數(shù)，降低了豎窯焙燒焦比，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了保障，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞： 噴涂技術(shù)；豎窯；爐襯維護(hù)；應(yīng)用 0 引言 攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司石灰石礦（以下簡(jiǎn)稱石灰石 礦） 1# 4#豎窯是由鞍山焦耐院設(shè)計(jì)，于 1970年建設(shè)投產(chǎn)，豎窯焙燒生產(chǎn)的生石灰供給攀鋼使用。隨著攀鋼冶煉規(guī)模的擴(kuò)大，為滿足攀鋼對(duì)生石灰的需求，石灰石礦于 2004 年底新建了 5#豎窯，并擬建 6#豎窯。豎窯的大修費(fèi)用高、大修工期長(zhǎng)，由于 2007 年 1#豎窯和 4#豎窯都需要大修，勢(shì)必嚴(yán)重影響豎窯利用系數(shù)和生石灰產(chǎn)量。為此， 提出了豎窯爐襯噴補(bǔ)技術(shù)，以縮短豎窯檢修時(shí)間，延長(zhǎng)豎窯大修周期與使用壽命。 1 石灰豎窯噴涂技術(shù)概況 石灰窯爐是工業(yè)高溫爐中的熱工設(shè)備，常年在高溫中運(yùn)行，由于受高溫的侵蝕，物料的沖刷及石灰中雜質(zhì)發(fā)生物理 和化學(xué)反應(yīng)的影響，一般石灰窯爐襯在 4 6年就會(huì)出現(xiàn)不同程度的破損。輕者耐火工作層剝落，重者耐火磚脫落到保護(hù)層，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)窯殼發(fā)紅。從而造成石灰窯保溫性能減退，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，還大量浪費(fèi)能源，必須進(jìn)行周期性停窯大修。在早期都是采用砌筑修復(fù)工藝，工期長(zhǎng)、耗資大。采用噴涂工藝修復(fù)石灰窯爐襯 即石灰爐窯噴涂噴補(bǔ)技術(shù)，被稱為石灰窯爐襯修復(fù)的一次革命，已成功地為國(guó)內(nèi)石灰行業(yè)修復(fù)大小十多座石灰窯，取得了較好的成效。 石灰窯爐襯修復(fù)采用噴補(bǔ)工藝與砌筑工藝截然不同的是，在大修中不需要將窯內(nèi)耐火磚全部拆除，本著保留完好部位的 襯磚、重點(diǎn)噴補(bǔ)損壞部位、砌筑窯口和煙道部位的方法進(jìn)行修復(fù)的原則。 石灰窯在正常生產(chǎn)中，爐內(nèi)雖然整體受熱，但“三帶”的熱分布有所差異。預(yù)熱帶和冷卻帶一般控制在 400 600 ，爐襯磚破損不嚴(yán)重，有的還比較完好。只有在生產(chǎn)中控制不當(dāng)，煅燒帶上移或下移，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)溫度過高，才會(huì)造成局部爐襯侵蝕受損。在修復(fù)過程中完好部位不做噴涂，只有在局部受損部位作掃描噴涂，以保持平整光滑。噴涂工藝的特點(diǎn)是爐襯整體結(jié)構(gòu)好、耐磨、耐壓強(qiáng)度高，噴涂面不易開裂。 2 石灰豎窯 噴涂的要點(diǎn)及實(shí)施步驟 石灰窯爐襯噴補(bǔ)應(yīng) 注意四個(gè)關(guān)鍵問題 噴補(bǔ)材料的質(zhì)量及配方；爐襯侵蝕面的處理及加工；精良的噴補(bǔ)技巧；正確的烘窯制度。 分析爐襯確定方案 首先對(duì)爐襯進(jìn)行勘察，對(duì)爐襯的結(jié)構(gòu)、損壞程度、耐火磚的材質(zhì)成分進(jìn)行分析，制定出噴補(bǔ)方案。根據(jù)爐襯損壞程度決定采用錨固件形狀、數(shù)量、設(shè)置錨固網(wǎng)面積等，并制定出噴補(bǔ)各部不同厚度的程序。對(duì)耐材不同的材質(zhì)成分（高鋁、粘土、鎂鉻等）配制不同成分的噴涂料。并對(duì)高溫帶、低溫帶及燒嘴部位材質(zhì)成分及指標(biāo)均略作調(diào)整。 噴涂面處理和加工 噴涂面的處理非常重要，它直接影響新舊襯體的結(jié)合程度。首先用 風(fēng)鎬清除瘤塊及侵蝕面上的殘?jiān)?；噴涂面上再用高壓風(fēng)槍吹掃浮灰；向噴涂面噴灑少量水分濕潤(rùn)；錨固件設(shè)置，為使噴涂 50 2009 年第 32 卷第 5 期 面和噴涂料附著牢固，需安裝設(shè)置不銹鋼錨固件，間距 100 100 固件打入爐襯磚縫中。對(duì)磚襯全部脫落部位直接在爐殼上焊接，長(zhǎng)度為300 400 試噴 為了達(dá)到理想的噴補(bǔ)效果，需在正式噴補(bǔ)作業(yè)前進(jìn)行試噴，以確定最佳加水量、噴補(bǔ)壓力及射流速度。按現(xiàn)場(chǎng)噴涂工藝進(jìn)行模擬試驗(yàn)，把反彈量控制在 10% 15%以內(nèi)。其強(qiáng)度在 12 在窯內(nèi)作業(yè)。 噴補(bǔ)作業(yè) 首先噴涂爐襯損壞最深的部位，第一次噴涂厚度 20 30 其固化后再噴，每次噴涂厚度為40 50 完一段后，即用木方將其涂面抹平，以保持整體表面的平整度。全部噴補(bǔ)完成結(jié)束，再從上往下全部噴涂一層，厚度為 50 石灰窯爐內(nèi)襯完全成為一個(gè)整體。施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如中途因故中斷 1對(duì)噴涂處做接茬處理，并用水濕潤(rùn)后方可繼續(xù)進(jìn)行噴補(bǔ)。 噴涂時(shí)應(yīng)自上而下、從左到右，噴槍回旋推進(jìn)，噴涂體不得有蜂窩和夾層。反彈料不得重新使用，必須及時(shí)清理。 烘窯 烘 窯對(duì)不定型耐火材料來講是非常關(guān)鍵的步驟。正確的烘窯方法是提高爐襯壽命的保證，要嚴(yán)格按照升溫曲線要求制定烘爐方案。用煤氣烘爐比較方便可靠，根據(jù)窯徑的大小，自制二根煤氣火棒將其周邊打眼，并安裝調(diào)節(jié)閥。點(diǎn)火后伸入窯內(nèi)，溫度高低按升溫曲線調(diào)節(jié)。烘窯一般為 5 6天，烘窯結(jié)束時(shí)加適當(dāng)?shù)娜剂虾螅尤牖旌狭险酵度肷a(chǎn)。 3 石灰石礦 4#豎窯噴補(bǔ)試驗(yàn) 石灰石礦選擇 4#豎窯作為噴補(bǔ)檢修研究試驗(yàn)對(duì)象，其爐襯磨損情況見圖 1 所示。由于煅燒帶下移，造成冷卻帶靠除塵一面約 15 部分耐火磚完全脫落，保溫磚也磨掉，窯殼發(fā)紅。 噴涂具體操作步驟 損壞嚴(yán)重部位的處理 4#豎窯容積 250 徑 4 m，外經(jīng) 5.6 m，墻厚 800 作層為 345G 磚，次工作層為 230R 磚， 圖 1 4#豎窯爐襯磨損情況示意圖 其余為水渣填料，硅藻土磚，纖維噴涂料。由于煅燒帶下移，從外觀看，冷卻帶約有 15 3m 5m）鐵殼發(fā)紅，該部位內(nèi)襯磚已有部分脫落 ,局部甚至有窯殼（鋼殼）暴露，損壞嚴(yán)重。 首先拆除殘磚及所有隔熱層，露出鐵殼，并清理干凈。在窯殼內(nèi)壁焊上直徑 8 不銹鋼圓鋼（ 1長(zhǎng)度 700 距 230 慮輕質(zhì)磚的砌筑，間距可適當(dāng)調(diào)整?；謴?fù)輕質(zhì)隔熱層，次工作層，砌筑次工作層磚表面形成凹凸?fàn)睢Ｒ揽垮^固件（ 8支撐，掛上 100 100 徑）網(wǎng)。逐層進(jìn)行噴補(bǔ)，每次噴 50 60 至噴平補(bǔ)齊。 侵蝕較輕部位的處理 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，清除表面異物，打入長(zhǎng)短不同的錨固件或錨固釘，坑深超過 100 ，再布上錨固網(wǎng)?？由畈蛔?100 ，可直接噴涂。煅燒帶錨固釘應(yīng)采用不銹鋼制作，熱電偶孔、送風(fēng)孔在噴補(bǔ)前需用木塞堵上。 噴補(bǔ)檢 修方案的實(shí)施 由于 4# 豎窯上次大修后已經(jīng)超設(shè)計(jì)服務(wù)周期，窯內(nèi)襯磚磨損嚴(yán)重，特別是靠除塵一側(cè)，即斜橋?qū)γ?。同時(shí)由于煅燒帶下移，造成內(nèi)襯嚴(yán)重?zé)龎?，在停火前，該部位有約 15 右窯殼已經(jīng)發(fā)紅，從該處開檢修門，從所開的檢修門處可以看出，該部位不僅內(nèi)襯耐火磚已磨損掉，連保溫磚也被磨損，如圖 1 所示。此外，窯內(nèi)還有多處磨損極為嚴(yán)重，僅靠噴涂料難以修補(bǔ)，需要添加部分耐火磚。在完成對(duì)豎窯內(nèi)壁松動(dòng)的襯磚、瘤子處理后，進(jìn)行豎窯內(nèi)襯噴補(bǔ)工作。 4# 豎窯內(nèi)襯實(shí)際磨損情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出?；鹎邦A(yù)期的磨損情況，計(jì)劃的噴涂料不足。為此，對(duì) 內(nèi)襯噴涂工序進(jìn)行了一些改變：一是由常規(guī)的從上到下攀 鋼 技 術(shù) 51 噴涂修補(bǔ)順序改為從下到上的噴涂修補(bǔ)順序；二是在豎窯爐喉保護(hù)板以下，除了對(duì)兩個(gè)大洞進(jìn)行處理外，因材料的限制，高度有 4 m 左右未進(jìn)行噴涂處理。 4# 豎窯爐襯噴涂修復(fù)后，在不同部位進(jìn)行了數(shù)據(jù)測(cè)定。數(shù)據(jù)表明修復(fù)后大部分直徑在 4.2 m，豎窯內(nèi)徑擴(kuò)大了 100 200 大了豎窯的有效容積，有利于提高豎窯的生產(chǎn)能力。 噴補(bǔ)檢修效果 由于噴補(bǔ)噴涂料的配水比例大，噴涂修補(bǔ)后，需要烘爐。首先在 4# 豎窯外面砌筑一個(gè)火爐，將火爐加熱后的熱空氣，用管道收 集后通過助燃風(fēng)風(fēng)機(jī)送入 4# 豎窯窯內(nèi)，對(duì)窯內(nèi)爐襯進(jìn)行烘烤。經(jīng)過窯外加熱空氣烘窯后，再在窯內(nèi)點(diǎn)火烘窯。 在添加混合料的第三天，開始松動(dòng)出灰機(jī)，并放出窯內(nèi)底部少量的保護(hù)石。于 2007 年 12 月 21日正常出灰生產(chǎn)。 選擇 1#窯與 4#窯進(jìn)行對(duì)比分析（ 1#窯于 2007 年 7 月 21 日 10 月 4 日大修，比 4#窯提前 77 天恢復(fù)生產(chǎn)）， 效果體現(xiàn)為以下幾方面。 維修工期明顯縮短 石灰石礦 1#豎窯大修，從 2007 年 7 月 21 日停止出灰，到 10 月 4 日恢復(fù)出灰，整個(gè)大修時(shí)間為76 天。而 4#豎窯采用不定形耐火材料噴涂修復(fù)工藝，修 復(fù)工期僅 15 天，機(jī)械設(shè)備大修更換工期 22天，烘窯、開爐點(diǎn)火 10 天，整個(gè)維修工期（從豎窯?；鸬交謴?fù)出灰正常生產(chǎn)）為 43 天，與 1#豎 窯大修工期 76 天相比，節(jié)約工期 33 天。 生產(chǎn)能力明顯提高 4#豎窯爐襯采用不定形耐火材料噴涂修復(fù)工藝后，爐襯厚度減少，4.2 m，內(nèi)徑擴(kuò)大了 100 200 大了豎窯的有效容積，有利于提高豎窯的生產(chǎn)能力。 表 1是 1#、 4#豎窯 2008 年 1 10 月份生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)表。噴涂修補(bǔ)后的 4#窯與砌磚大修的 1#窯相比，產(chǎn)量明顯增加，從表 1 可以看 出， 2008 年 1 10 月， 4#豎窯生產(chǎn)生石灰 88904.2 t， 1#豎窯生產(chǎn)生石灰84784.3 t，多生產(chǎn)生石灰 4119.9 t。表 1 1#、 4#豎窯 2008 年 1 10 月份生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì) 減少熱量損失，豎窯焙燒能耗明顯降低 4#豎窯噴涂修復(fù)后，其爐襯成為一個(gè)整體，與砌磚大修相比，減少熱量從耐火磚砌筑縫隙中的傳遞損失，豎窯焙燒能耗明顯降低。噴涂修補(bǔ)后的 4#窯與砌磚大修的 1#窯相比，投焦量明顯減少，從表1 可以看出， 4#窯平均焦比 kg/t； 1#豎窯平 均焦比 kg/t，減少了 kg/t。 4 噴涂存在的不足及建議 4#豎窯噴 涂修 補(bǔ)內(nèi)襯存在的不足 利用不定形耐火材料噴涂技術(shù)對(duì)石灰石礦 4#豎窯噴涂修補(bǔ)內(nèi)襯試驗(yàn)是石灰石礦首次引進(jìn)技術(shù)，在月份 1#豎窯 4#豎窯 出灰量 /t 投焦量 /t 利用系數(shù) / t (d)焦比 / (出灰量 /t 投焦量 /t 利用系數(shù) / t (d)焦比 / (1 0 計(jì) 52 2009 年第 32 卷第 5 期 實(shí)施中存在一些不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：由于 4#豎窯自上次大修以來，經(jīng)四年使用，使用過程中都是超過豎窯設(shè)計(jì)利用系數(shù)來組織生產(chǎn)，加大了豎窯內(nèi)襯的磨損。在 4#豎窯沒有停火之前，對(duì)豎窯內(nèi)襯耐火材料的磨損情況估計(jì)不夠充分，因此對(duì)噴涂所需要的噴涂材料計(jì)劃不夠，影響了噴涂層必需的厚度和高度，噴涂后的使用壽命將受到一定影響。由于噴涂材料計(jì)劃不足，而 4#豎窯因煅燒帶下移，造成下部爐襯磨損嚴(yán)重，為保證下部?jī)?nèi)襯的噴補(bǔ) 修復(fù)，在噴涂時(shí)將“自上而下”的噴涂工藝改變?yōu)椤白韵露稀钡膰娡?，下部先噴涂的表面雖然比較光滑，在實(shí)施上部噴涂時(shí)，個(gè)別物料跌落或向下流動(dòng)，導(dǎo)致噴涂?jī)?nèi)襯表面失去光滑，不利于豎窯生產(chǎn)過程中窯內(nèi)物料的順暢下移。由于噴涂材料計(jì)劃不足，在豎窯上部還有 4 m 高度的內(nèi)襯沒有進(jìn)行噴涂修復(fù)。 今后噴涂修復(fù)豎窯內(nèi)襯的建議 利用不定形耐火材料修復(fù)豎窯內(nèi)襯技術(shù)，是對(duì)豎窯使用過程中內(nèi)襯耐火磚磨損的一種修復(fù)方式。不定形耐火材料的噴涂必需有固定的附著體。因此，建議在豎窯使用一定時(shí)間，內(nèi)襯耐火磚磨損不是特別嚴(yán)重的時(shí)候就及時(shí)進(jìn)行噴 涂修復(fù)，即在豎窯內(nèi)襯砌磚大修周期之間，如砌磚大修 2 3 年內(nèi)進(jìn)行，避免豎窯內(nèi)襯因砌磚大修時(shí)間過長(zhǎng)，內(nèi)襯耐火磚磨損嚴(yán)重，而使噴涂材料消耗增多，增加噴涂材料附著件，增加噴涂修復(fù)成本等。 建議噴涂修復(fù)要針對(duì)豎窯實(shí)際，充分考慮內(nèi)襯磨損的情況，計(jì)劃充足的噴涂材料，確保豎窯噴涂施工必需的噴涂材料。并在豎窯噴涂施工過程中，堅(jiān)持“自上而下”的噴涂工藝，確保噴涂修復(fù)豎窯內(nèi)襯的表面光滑。 5 結(jié)語 攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司石灰石礦現(xiàn)有 5 座 250