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1、1某钢厂热风炉炉底漏气修补技术开发摘要 某钢厂铁厂 2#高炉的 1#、3#热风炉自投产来，一直存在漏气现象，不仅造成动力能和热能的损失，而且漏出的气体含有大量的有毒气体，即污染环境也给设备检修人员带来安全隐患。对此，英国奥钢联热风炉设计专家和国内专业人士措手不及，公司内相关技术人员已经用碳油进行了三次修补试验，都因碳油的流动性、凝固时间及强度不佳，堵漏效果不理想。本文针对现场客观条件，在实验室进行了多次试验，最终开发出新型修补料，该修补料成功地解决了漏气难题，同时也解决了能源浪费和环境污染等问题，取得了较高的经济效益。1.前言某钢厂铁厂 2#高炉的 1#、3#热风炉自投产来，一直存在漏气现象，
2、初步测算漏气量为 50m3/min 左右，不仅造成动力能和热能的损失，而且漏出的气体含有大量的有毒气体，即污染环境也给设备检修人员带来安全隐患。对此，英国奥钢联热风炉设计专家和国内专业人士措手不及，公司内相关技术人员已经用碳油进行了三次修补试验，都因碳油的流动性、凝固时间及强度不佳，堵漏效果不理想。为了尽早解决该难题，公司专门立为科研项目进行攻关，本文主要介绍研究过程与取得的效果。研究工作难点是根据 2 号高炉 1#、3#热风炉炉底发生漏气却不知具体漏气点以及曾采用碳油修补但无效的状况，开发一种用于热态修补作业的气密性新型修补料。这是耐火材料修补领域的新课题，从事此项开发有很大现实意义和实用价
3、值。研究思路先确定现场漏气成因及解决漏气问题对修补用料特性要求，然后根据特性要求进行实验室开发，最后进行现场修补试验。22.热风炉漏气概况和修补的要求2.1热风炉现场漏气成因2#高炉自投产来热风炉一直存在漏气现象。经分析讨论，认为其漏气主要原因是热风炉地基钢板中部分密封盖密封不严造成的。密封盖起初是密封很好，后因密封盖上部已经浇注好的浇注料因质量问题需返工处理，处理时因施加力不均使底部的已经密封好的密封盖发生偏移或开裂，导致密封不严。正常生产后，气体从地基钢板上方的浇注料的间隙往下，通过密封盖（格子砖的间隙往下，经由炉篦子，通过密封盖间隙），然后沿地基钢板与最底部混凝土间隙往外泄漏，造成漏气现
4、象。2.2堵漏对修补料特性的要求根据现场的工艺条件，归纳出以下几点对修补料特性的要求：（1）施工条件下有良好的流动性和填充性（2） 修补料在 100-200温度下能够固化（3）固化时间要适当，最好在 1-3 小时完全固化（4）固化后有足够的强度，要大于热风炉正常工作下所产生的 0.3MPa（5）固化后有良好的气密性（6）受热后尽可能高的固含量（7）350不热解而丧失强度（8） 该料可操作性要好，不产生负面影响3.新型修补料的开发3.1材质种类的选择根据上述对修补料的特性要求，初步选定采用耐火泥浆（聚磷酸钠溶液、磷酸二氢铝溶液）和树脂,选择成因如下：3聚磷酸钠溶液是含水无机盐，在不高的温度下，跟
5、耐材反应生成具有一定强度的无机高分子盐。磷酸二氢铝溶液也是含水无机盐，在不高的温度下，跟耐材反应生成具有一定强度的无机高分子盐，它跟聚磷酸钠溶液在流动性和反应后的强度有一定的差异。树脂有机高分子，在 150-380，形成具有一定强度的网链状结构，有一定的强度。对这三种料在实验室又进行了实验，实验表明，聚磷酸钠溶液和磷酸二氢铝溶液的流动性和固化强度能满足现场要求，但存在两个值得考虑的问题：一是现场温度在 150-300之间，水系溶液在施工过程中，是否会因为水的汽化而难以流到地基钢板的裂纹处；二是凝固后的固化体因存在水蒸气的气孔是否会形成新的漏气的孔？基于此，热风炉的修补料最好选择非水系材料。而树
6、脂属于非水系材料，从实验效果看，基本都能满足现场的要求。通过对比，采用树脂系的产品作为修补料是可行的，下步进一步研究以确定具体的配方。3.2新型修补料的配方的形成3.2.1 树脂反应原理酚醛树脂属于缩聚结合，缩聚结合是由高聚物的有机结合剂在一定条件下与加入的特定的促媒剂或交链剂产生 的缩合-聚合反应， 生成三维网络结构而产生结合作用。 另外，树脂在 400以下不会发生分解反应，能使施工后的树脂强度保持相当长的时间。现场工作温度一般在 150380 ，所以采用树脂作为修补料比较适合。树脂反应过程随温度变化图见图 1。43.2.2液态热固性树脂实验性研究（1)三个不同地方液态树脂固化温度、固化时间
7、及抗折强度的测定采用烘箱将三种树脂分别在 100、110和 180，通过测试树脂在 100下不固化，三种树脂 110硬化时间和 180粘结抗折强度见图 2，固化后的情况见图 3。5（2）树脂在不同温度下的失重率对三种树脂在不同温度下的烧失率进行了测算，如图 4 所示。6（3）加入填充剂后树脂受热后的固化行为在树脂中加入不同的填充剂产生的效果各不同，具体如下：* 加入固体细粉（小于 0.044mm）和超细粉（小于 2m）后导致树脂的流动性下降。*加入固体细粉和超细粉后导致树脂固化后的致密度下降。*加入炭黑后导致树脂流动性下降，致密度尚可。（4）实验小结*热固性酚醛树脂的固化温度在 110以上，在
8、现场工作情况下能够固化。*110时，树脂的固化时间在 80-110 分钟，至 300时，树脂的固含量在 78%左右。*不同产地的树脂在不同温度下的挥发量、粘结强度有差异。树脂固化时因有挥发份逸出导致鼓泡，对气密性不利。于热固性酚醛树脂受热后存在鼓泡现象，气密性下降，不能完全防止漏气。采用无水酚醛树脂，试验是否可避免 80-110 受热后鼓泡造成气密性下降现象，这是要进一步探索和开发的工作。3.2.3无水酚醛树脂树脂实验性研究无水酚醛树脂是热塑性酚醛树脂。一般的热塑性酚醛树脂由于采用亲水性乙醇系溶剂，游离水含量在 5%左右(最高达 13%)，在热处理过程中产生大量缩合水。而无水树脂中游离水的含量
9、通常在 0.5%以下。热塑性酚醛树脂的缩合水是由于其分子中含酚羟基。可选择合适的催化剂，控制适宜的反应条件以提高酚羟基的反应活性，引入其它基团将其替换，从而大量降低其缩合水含量。同样根据液态树脂试验方法，取得实验小结如下：*无水酚醛树脂在 80下受热不固化，110 下受热后可固化。*无水酚醛树脂 110 下受热固化时不发生鼓泡。*所试无水酚醛树脂 110 下的开始固化时间为 60 分钟左右。7*180 受热后，无水酚醛树脂出现脆化、开裂现象。*180 受热后，无水酚醛树脂的固含量为 72-75%。综上所述：采用无水酚醛树脂能解决热固性酚醛树脂受热后存在鼓泡现象，但其也有缺陷，即：无水酚醛树脂会
10、出现脆化、开裂现象。3.2.4新型修补料配方的形成采用热固树脂存在鼓泡现象，而采用无水树脂存在脆化、开裂现象，采用（热固树脂+无水树脂）外加固化剂的修补料是否解决鼓泡和脆化开裂现象？同样根据以上试验方法，最终采用热固树脂和无水树脂配加固化剂的配方，同时解决鼓泡和脆化开裂问题。3.2.5新型修补料的使用方法先在炉底混凝土热面铺上修补料，然后施以 3kg/cm2的压力将树脂整体压入到底部。在 110的温度下使树脂受热后硬化，堵住漏气的贯通孔、缝。4.现场施工与效果06 年 5 月 18 日某钢厂公司采用开发的修补料对 2 号高炉 1#热风炉炉底漏气进行了修补工作（如图 5），修补从当天下午 1：3
11、05：30，输入炉底的修补料见图 6。当晚热风炉漏气处出现水蒸汽现象，这是因为树脂固化时生成的水蒸汽，19 日上午风压恢复正常后，漏气现象消失，跑风损失压力为零，至今也保持该效果，说明修补成功。806 年 9 月 12 日，某钢厂公司在 3#热风炉上进行技术推广，取得了同样效果。5.结语1、本文对热风炉漏气成因和对解决该问题修补料的特性要求进行详细的分析。2、通过实验室一系列的模拟实验，最终开发出适合热风炉修补特性的新型修补料。3、通过对 2#高炉的 1#热风炉和 3#热风炉进行修补试验，均取得理想的效果。4、此项技术填补了该领域的空白，意义重大。参考文献1、实用耐火原料手册 冶金工业出版社第 530-532。2、姚希曾 复合材料大全 化学工业出版社 26-55。
