喷补料应用

在工业生产中使耐火材料单位消耗显著降低所采用的材料是不定形耐火材料，主要包括耐火浇注料、喷补料、捣打料、可塑料、火泥(耐火胶泥)、干混合物、耐火涂层、陶瓷纤维等。不定形耐火材料与定型耐火材料相比，在生产费用、筑造效益、使用寿命、性和材料的单位消耗等方面具有优势。其中，喷补料是应用多的不定形耐火材料之一，其应用讲究一定的方式、方法。

我国不定形耐材技术进步明显

近几年来，世界上发达工业的耐火材料总量逐年趋于下降，而不定形耐火材料的总量却稳中有升。因此，不定形耐火材料占耐火材料总量的比例不断上升。例如，作为世界耐火材料技术的，日本不定形耐火材料的占比2011 年就超过了70%，美国和欧洲诸国也都超过了。我国近5 年来该比例虽有所上升，但目前仅在40%左右。相对而言，我国不定形耐火材料的发展水平还不够高。

不过，经过国内广大耐火材料工作者的不断努力，近几年来，我国不定形耐火材料的技术进步显著。

一是品种齐全，材料性能与国际差距缩小。以钢铁工业为例，主流品种如高炉出铁沟浇注料、高炉修补用喷补料、铁水包浇注料、中间包用不定形耐火材料、加热炉用不定形耐火材料等，已经应有尽有。铁水包、混铁炉、钢包用的浇注料具有我国特色，性价比更好。

二是基质的高性能化带来产品性能的提升。细粉作为基质，与充当骨架的骨料结合起来，对材料的使用性能起到关键甚至决定作用。近几年来，业内通过采用基质纯净化和稳定化的技术措施，促进了不定形耐火材料的高性能化。通过溶胶一凝胶技术、纳米技术、原位生成高温结合相等技术路线，实现结合的高性能化也得到推广应用。

三是施工技术得到蓬勃发展、方法不断增加。这种有利于减轻工人劳动强度和改善施工环境的筑衬方法得到普及。耐材企业通过结合的改进、粒度分布改进、降低内部蒸汽压、形成微通道等技术措施，不断开发出快干料、快速烘烤料、免烘烤料、热态修补料等，并推广应用。

四是轻质化和隔热性不定形耐火材料的研发应用活跃。近年来，业内出现了多种材质和用途的新型轻质、半轻质(体积密度≤1.8g/cm3)浇注料。重质材料的适度轻质化也通过采用轻量化烧结氧化铝、轻量化莫来石和轻量化A1203-Si02 骨料而实现。

与国外水平相比，我国不定形耐火材料还存在很大差距，主要表现在:施工工具如机器人喷涂施工、湿法喷射设备的可操作性、可调控性、灵巧性不足；材料的组成、结构和性能的设计精细化和可调控性不够；在材料的时效性掌控(如可塑料的可塑性，浇注料的流动性、凝结行为等)、浇注料施工性能的环境依赖性掌控、材料的环保性和健康友好性等方面还有待进一步的开发研究。

不定形耐火材料的轻质化是今后的发展方向，包括重质材料的适度轻质化和轻质材料的高性能化。轻质材料的高性能化可概括为“四高二低”，即纯度高、强度高、使用温度高、抗炉气侵蚀性高，以及低导热系数和受热后低收缩。另外，发展、自动化手段，快速养护、快速烘烤甚至免烘烤，机器人检测、维护和解体，热态在线修补技术和装备，自动测厚和监控等也是今后努力的方向。

喷补料种类与施工方式一览喷补料是供以压缩气体为动力的喷射机对冶金炉局部损坏的炉衬进行喷补施工用的不定形耐火材料，是应用多的不定形耐火材料之一。

喷补料是由具有一定颗粒级配的骨料、化学黏结剂和添加剂组成。主材质通常有镁质、白云石质、镁铬质、硅酸铝质、锆英石质和碳化硅质等材料，它的选用是根据冶金炉内可能达到的温度、温度波动范围、炉渣性质以及炉衬本身的材质等条件来确定。黏结剂有硅酸盐、磷酸、磷酸盐、聚磷酸盐、铬酸盐、硫酸盐、氯化物、沥青、树脂、水泥等。添加剂的作用是使耐火喷补料有良好的施工性能(如输送、润湿、塑化、黏附和烧结性等)。

喷补料的种类很多，按主材质，可分为镁质、高硅质、黏土质、高铝质、铬镁质等；按喷补施工方式，可分为湿法喷补(泥浆法)喷补料、半干法(喷嘴混合式)喷补料和火焰法(熔射法)喷补料；按使用条件，可分为转炉用喷补料、电炉用喷补料、真空脱气炉(RH、DH)用喷补料、盛钢桶用喷补料、出铁沟用喷补料和高炉内衬用喷补料等。

喷补料的施工方式，一般分为湿法喷补、半干法喷补和火焰法喷补等；按炉役期，则分为集中喷补和计划喷补。

湿法喷补是将耐火骨料、黏结剂、添加剂与水混合，配制成一定稠度的泥浆，而后通过喷补机用压缩空气将泥浆喷射到喷补面上的一种施工方式。其特点是操作简单、附着率高、能迅速烧结，无粉尘，回弹率低，采用机械化或自动化施工，缩短了工期，节省劳动力，降低了成本等。

该方式与以往普遍采用的干式喷补截然不同，其优点如下:不需要施工框架；施工体的组织致密、均匀；施工时几乎不会产生粉尘，施工环境好。但因其含水量大、颗粒较细，收缩稍大。

半干法喷补是将耐火骨料、黏结剂、添加剂等组成的混合料，通过喷枪尾端的水环孔眼与水混合，并由压缩空气喷射到喷补面上的一种施工方式。可根据喷补情况随时调整用水量，一般在～14%的范围内波动。其特点是喷补层体积密度大、收缩小，可获得较厚的喷补层，耐用性较好，但回弹量高于湿法，粉尘稍多。

火焰喷补是用压缩氧气把耐火骨料、助熔剂或发热剂等混合料输送至喷嘴，用高热值燃料与其混合燃烧，瞬间把耐火集料颗粒表面加热至熔融或半熔融状态，进而喷射黏附在炉衬上的修补方式。其特点是喷补层结构致密、强度高、抗侵蚀、抗冲刷能力强，坚实耐用。但火焰喷补装置费用高，技术复杂，施工耗能多。

集中喷补是当炉衬在突然发生损坏或已经知道某处特别薄弱时才采用的一种喷补方式，又称应急性喷补或逐洞喷补。集中喷补一般发生在炉役后期，使用集中喷补的目的在于减少非计划停炉，延长炉子寿命。

计划喷补是根据生产的具体情况而采用的一种喷补方式，又称预防性喷补。其特点是能使炉衬基本上达到均衡损坏，但是在某些情况下与连续生产相矛盾，因此，应根据具体生产情况制订合适的喷补计划。

喷补料主要施工方法对比

目前，喷补料的施工方法主要有普通冷态喷补、长枪喷补、遥控热态喷补。

普通冷态喷补:这种施工方法多用于1000m3 以下的喷补作业，在冶金炉炉内搭脚手架或吊篮，工人进入炉内实施喷补。其特点是喷补设备简单，清理渣皮、松动残衬较灵活，焊补、安装及更换仪器较方便，喷补部位及厚度易控制。缺点是劳动条件及工作环境较差，还具有一定的危险性。

长枪喷补:操作人员站在炉外，采用长枪对炉衬局部破损部位实施喷补作业的一种施工方法。

其特点是操作人员不进入炉内，工作条件相对较好，施工简单，并可在调温条件下进行喷补。缺点是炉墙开孔或利用原有人孔，并且只能对局部破损砖衬进行喷补。若炉衬大部分比较完整，只有局部破损时，使用该方法既可节省时间，又可节省经费，效果比较好。

遥控热态喷补:这种施工喷补方法是通过炉墙的开孔(或人孔)将机器人放人炉内，悬挂在桥架上，操作人员在炉外通过电视屏幕观察和调节来进行喷补作业。

其特点如下:一是施工质量高。通过遥控设备来控制供料速度、加水量及风压，从而控制反弹率达到合理的范围，形成致密、均匀的喷补炉衬，与其他喷补施工方法比，施工质量高，能获得高性能的喷补层。二是施工速度快。遥控喷补与砌砖修补相比，可缩短2/3 以上的施工时间，对于大型冶金炉来说，可以减少很多不必要的经济损失。三是施工的性高。遥控喷补施工方法无需工作人员进入炉内工作，只需在炉外通过遥控设备操纵喷枪进行喷补，避免了工作人员进入炉内工作时煤气中毒、坠落、砸伤等危险的发生。四是开炉方便，遥控喷补维修时不需要完全停炉，只需把料面降到一定高度，料面用封炉料封上即可。因此，重新起炉也非常容易，起炉后可以很快恢复正常生产，带来较高的经济效益；缺点是设备的投资费用和维护费用较大。

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