600吨混铁炉整体浇注工程说明书

1、前言

混铁炉是炼钢厂储存和均化铁水的高温容器，通常其内衬采用高铝砖或粘土砖等定形制品砌筑，使用寿命一般只有几个月，最长也不超过两年。近年来，工业炉的内衬采用浇注料整体浇注已成为耐火材料应用的发展趋势。同砖砌衬相比，采用浇注料整体浇注混铁炉的内衬具有以下几个优点：

Ø根据混铁炉各个部位的使用条件，可灵活地选择浇注料的材质和种类。

混铁炉的工作衬通常采用高铝砖砌筑，也有少数钢厂由于所炼钢种等原因，工作衬采用镁砖，材料的选择范围很窄。而采用浇注料整体浇注混铁炉可以根据各部位的使用条件灵活地选配材料，如在铁水及渣侵蚀、冲刷严重的渣线区选用抗渣性好、耐冲刷的刚玉和AI2O3­—SiC浇注料；炉底选用荷重软化温度高的刚玉莫来石质浇注料；炉顶选用低蠕变、微膨胀的基质组成为莫来石的低水泥浇注料HL。

Ø炉衬的厚度可根据各部位的使用条件而定，科学有效。

砖砌炉衬厚度设计、砌筑起来非常麻烦，因为每一位置的砖都有其固定的楔度，这都要预先计算得知。某一位置的厚度如要增厚或减薄，砌筑起来也是一个难题。用浇注料浇注就不存在这个问题，它可根据各部位工作条件设计成不同的厚度，只要模具位置定好，就可浇注成该厚度。

Ø炉衬的整体性好，无砖缝，安全性高。

砖砌炉衬虽然每块砖本身可以看作是致密的，但砖与砖之间有一条约1~2mm宽的砖缝，砌体的损坏都是从砖缝开始，然后慢慢向砖体扩展，最后导致砌体的损坏；而整体浇注衬体本身没有缝隙，只要材料选择恰当，可以做到各部位同步蚀损，不存在局部的薄弱环节，因此安全性高，使用寿命长，耐材消耗低。

Ø保温效果好，节能降耗。

在用浇注料整体浇注的混铁炉设计中，保温层用轻质粘土砖取代了石棉板，厚度也比石棉板要厚，因此绝热层的保温性能好，炉壳温度低，既很好地保护了钢结构，又节约了煤气，并且使铁水温度、质量更稳定。同时，该保温层还兼有膨胀缝的作用，使炉衬有一定的热膨胀空间。

Ø施工效率高，工人的劳动强度低。

砌砖施工程序是先铺隔热层、砌永久层、砌炉底工作层、搭架、砌前、后墙工作层……需一块砖一块砖地去砌，不但速度极慢且很不安全，砌块砸伤人事故经常发生；而浇注料施工在模具支设好以后，连续浇注，两台搅拌机同时开动，每班可下料100多吨省时省力。

河南省耕生耐火材料有限公司根据混铁炉的使用条件、工作状况、铁水和渣的成分，解决了混铁炉整体浇注工艺的两个关键问题—浇注料的选择和模具的制作、支设，使整体浇注工艺得以在混铁炉内衬上进行应用。到目前为止，该工艺已在济源钢铁公司、三明钢铁公司、昆明钢铁公司、通化钢铁公司、莱芜钢铁公司、马鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司等钢铁企业的多座混铁炉上进行了推广应用，效果显著，为用户带来了可观的经济效益。

根据600吨混铁炉的使用条件，公司建议贵公司采用整体浇注工艺施工混铁炉衬体。

2、设计思路

混铁炉整体浇注的思路是：充分利用浇注料的优势，针对砖砌工艺及砖砌衬存在的问题，根据炉顶、渣线、出铁口、炉底等不同部位的工作条件来开发与之相适应的浇注料和设计炉衬厚度，并通过对薄弱环节的喷补，中修等维护手段使炉衬的寿命比砖砌衬显著延长；降低混铁炉的运行成本，节约耐材和降低能耗。

3、材料设计

3.1炉顶部位

此部位不接触铁水，只经受热气体的冲刷，进出铁水及更换水套时温度的变化，少量的渣的侵蚀，要求材料具有高温下的蠕变性小，热震稳定性好，线变化率小等特点，故该部位选用基质组成为莫来石的低水泥浇注料HL。

3.2炉底部位

此部位的耐火材料长期浸泡在高温铁水中，经受铁水的渗透、冲刷，要求材料的荷重软化温度高，高温强度高，因此该部位选用特级矾土、电熔白刚玉为主要原料，采用低水泥结合的刚玉莫来石质浇注料，并在基质部分添加三石原料，提高浇注料的荷重软化温度和高温强度。

3.3渣线及出铁口部位

此部位既承受气流的冲刷、温度的骤变，又承受铁水的冲刷、熔渣的侵蚀、渗透，是混铁炉工作条件最苛刻的部位，该部位的寿命在很大程度上决定了混铁炉的寿命。故在该部位选用抗侵蚀、耐冲刷的刚玉和铝碳化硅HA系列浇注料。

3.4保温层

炉衬保温对降低炉壳温度，改善现场工作条件，节约能源具有重要意义。在保温层的设置上，我们首要地考虑保温、节能，同时考虑施工的便利性，将来拆炉的难度，因此，我公司根据不同的使用部位，分别选用不同的保温材料。

4、所用材料及性能指标

4.1保温层

保温层的设置首先考虑的是保温，其次是施工的便利性。炉底保温层选用轻质隔热砖和普通粘土砖复合使用，紧挨钢壳的是轻质隔热砖，厚度在65m之间，轻质隔热砖上面砌普通粘土砖；渣线部位保温层的设置与炉底相同；炉顶用纤维毡作保温层。

4.2工作层

工作衬浇注料的选择主要依据各部位的工作条件来配置，炉底选用HH浇注料，渣线选用HA—3浇注料，出铁口选用HA—1浇注料，炉顶选用HL浇注料，各种材料配合使用，炉子各部位基本上同步损坏。各部位所用材料的性能指标见表1和表2：

表1混铁炉绝热层用耐火材料的性能指标

牌号Al2O3体积密度耐压强度导热系数W/M.K

HX纤维毡≥45%0.22g/cm3——0.13(700℃)

HB-1隔热砖≥30%0.8g/cm32.0MPa0.40(700℃)

HB-2粘土砖≥302.2g/cm320MPa

表2混铁炉工作衬用浇注料的性能指标

牌号HLHHHNHA-1HA-2

化学成分

（%）Al2O3≥6070407072

体积密度

(g/cm3)110℃×16h≥2.40≥2.60—≥2.80≥2.80

1350℃×3h≥2.30≥2.50—≥2.70≥2.70

抗折强度

（MPa）110℃×16h≥5≥6≥1≥2≥2

1350℃×3h≥7≥8≥6≥8≥9

耐压强度

（MPa）110℃×16h≥30≥35—≥15≥15

1350℃×3h≥60≥70—≥70≥72

线变化率

（%）110℃×16h0~-0.10~-0.1—0~-0.10~-0.1

1350℃×3h-0.5~0.5-0.5~0.5—-0.5~0.5-0.5~0.5

5、混铁炉整体承包价格及材料用量

表3耐火材料数量

材料牌号数量（吨）

纤维毡HX1.2

粘合剂HZ0.4

耐火泥HN3.5

隔热砖HB-16.3

粘土砖HB-229

炉顶用料HL70

炉底用料HH70

渣线用料HA--145

HA--3150

总数量(吨)375.4

表4、辅助材料

木材25m3

耐热钢140Kg

铁钉50Kg

毛毡30卷

焊条400Kg

扒钉80个

工字钢200m(10)

槽钢200m(8)

铁皮700Kg(1~3mm)

铁丝1盘

杂具若干

6、供方服务保证

6.1600吨混铁炉炉衬采用整体浇注，全部材料由河南省耕生耐火材料有限公司组织生产，产品出厂附河南省耕生耐火材料有限公司质检报告。

6.2筑炉施工由耕生公司施工队完成，确保工程质量达到行业验收标准。

6.3保证整个混铁炉炉衬砌筑工程在30天内完成，交付使用。

6.4混铁炉在使用期间，若出现异常情况，我公司接通知后技术人员在48小时赶到现场，观察现场、查找原因并配合贵方分析解决问题。

7、供方产品质量保证措施

耕生公司通过了ISO9001-2000质量体系认证。整个不定形耐火材料的生产质量控制严格按ISO9001-2000质量体系认证执行。

首先，严把原材料的质量关，不合格的原材料不能进厂。

第二，严把生产过程中的质量，每班配有专业的质检员现场监督抽样，严防不合格的产品进入下道工序。

第三，产品出厂前，进行抽检，不合格产品不得出厂，产品出厂附有质检报告。

此外，公司投资400万元购置了全套国内先进的耐火材料检测设备，公司的实验室是河南省出入境检验检疫局的注册实验室，可承担河南省的耐火材料出口检测和检疫，这都为我公司产品质量的保证提供强有力的硬件保证。

不定形耐火材料的施工是一个非常重要的环节，施工质量的好坏直接影响到材料的使用效果和寿命，我公司非常注重施工队伍的建设，有一支经验丰富的施工队伍。特聘武钢筑炉公司的胡孝卿高工为施工队的顾问，施工队队长岳建和张金标拥有十多年的浇注加热炉、混铁炉等工业窑炉的施工经验，并已带队完成了济源钢厂、昆钢、莱钢、萍钢、杭钢等钢厂的40多座混铁炉的整体浇注施工，整个施工组织和施工质量受到了用户的高度评价。

8、供方为保证产品正常使用所提出的技术要求

1)需方提供耐火材料储存仓库，保证耐火材料保存在干燥、通风的环境，以保证产品正常使用;

2)保持混铁炉铁水的低限位200吨，防止铁水直接冲击炉底及渣线侵蚀炉底等现象的发生;

3)混铁炉是盛放铁水及铁水预混的容器，禁止在混铁炉内进行脱硫等任何炼钢操作;

4)炉子进铁、出铁及复位时要缓慢平稳操作；

5)以出铁口不堵渣为准，尽量降低炉内温度，以减弱渣子的侵蚀性；

6)限制炉内渣含量；

7)经常调整炉内存铁在200-550吨间变动，使整个渣线带都发挥作用；

8)限制炉内气体压力以减轻气流对衬体的冲刷，措施是调小烧嘴，受铁口盖半开半闭，观察孔半开半闭等；

9)观察孔要灵活轻便以利于随时观察炉内情况。

10)在炉子的正常使用过程中，必须建立起使用监护记录：

①炉子使用半年内，每周对炉子渣线及炉底部位的炉壳多点测温，并从兑铁门、观察孔及出铁口观察炉内情况，作好记录，绘温度曲线；

②半年后，每日对炉子渣线及炉底部位多点测温，并从兑铁门，观察孔及出铁口观察炉内情况，作详细记录，绘温度曲线；若发现某部位温度明显高于其它部位，可通知我方来人共同观察判定；

③一年后多点测温改为每班一次，仔细观察炉内情况，作详细记录，绘温度曲线；；

④当渣线或炉底某部位炉壳温度达到230℃时，就要对该部位进行喷补；

⑤当炉壳大面积或多处温度超过230℃时即要考虑停炉中修。

9、需方需提供的现场条件

1)需方负责提供施工场地及纯净的水源和烘烤必备的设备和煤气。

2)需方负责提供行车，并有驾驶员配合供方工作。

3)需方提供供方所用耐材的仓库、工具室和工人休息室。

4)需方有义务检查和督促供方严格按照操作规程进行操作，有权禁止一切的违规操作。

5)需方应对供方在现场的操作给予密切的配合和协作。

10、事故应急措施

1)混铁炉周围备有高压水管，若发现钢壳某处发红或漏铁现象，立即用高压向该处喷水，并立即摇炉向外倒铁水。

2)观察炉内情况，若是小局部问题，可用喷补或压入的方式快速处理。

3)若炉内大面积情况较坏，需停炉中修。

11、施工方案

11.1模具的制作支设

采用整体浇注工艺砌筑混铁炉，模具的制作支设是需解决的另外一个技术难题。

公司的解决方法如下：炉底模具采用扇形木轮为支架，中间以散板连接，铺成光滑圆弧面，木轮两端用工字钢担起，工字钢焊在炉壳上，再用槽钢作斜撑来加固，整个结构牢固安全。

渣线模具采用竖放的木板及工字钢作筋板，下部用工字钢焊成牢固四方结构，中部以槽钢对撑在前后墙的竖放工字钢上，竖放工字钢的上端用丝杆连接在墙上，可用螺帽和垫片微调模板到设计位置。

炉顶模具也采用扇形木轮作骨架，上面用木板铺成光滑圆弧面，木轮横担在工字钢横梁上，两脚用钢板焊接定位。另外在浇注的时候，为方便下料，在炉顶正上方两肩的位置各开—椭圆形的孔，浇注完毕，再把开的孔焊补上。

为保证烘炉安全性，在钢壳上钻一些排气孔(密度600*600mm左右，直径∮16左右)；炉顶焊不锈钢锚固勾(间距400*600,长短交错排列)。

浇注炉顶时，为方便下料在炉顶正上方左右两端各开一个400*600mm左右的椭圆孔。

11.2需用的机械设备及场地（需方提供）

1)强制式搅拌机数量：1台型号：JW-1500或JW-1000

2)料斗数量2个装容量：1.5～2吨

3)电焊机数量：2台功率：4KW/h

4)焊割机数量：2套

5)插入式振动棒数量：4支规格型号：ø50

模具制作场地面积：100平方米（最好在室内）

11.3施工组织设计

根据施工工程量的具体情况，由河南省耕生耐火材料有限公司工程部组织在编人员，计划如下：总人数30人左右，其中：项目经理1名，副经理1名，安全技术人员3名，模具制作人员3名，电气焊工3名，后勤管理人员1名，操作工18名左右（在浇注阶段还须雇一些民工）。

11.4施工进度(29天)

1)模具制作（炉外提前制作）5天

2)打排气孔，割炉顶工作孔、测量定位1天

3)砌炉底轻质砖、粘土砖1.5天

4)支底模1天

5)浇注炉底1天

6)砌渣线保温层2天

7)支渣线模1.5天

8)浇注渣线2天

9)支炉顶模1天

10)浇注炉顶1.5天

11)养护1.5天

12)脱模1天

13)装烘炉管0.5天

14)烘炉13.5天

11.5安全措施

为保证600吨混铁炉大修项目的顺利进展,安全施工是一项重要的因素，除遵守公司安全制度外,增加安全防范措施如下:

1)施工队伍进入现场前,要进行全员安全教育,届时请公司安全主管机构对我方施工人员进行培训;

2)进入现场前的施工人员,必须穿工作服、戴安全帽;

3)施工期间,每班设一名专职安全人员,负责检查、监督安全工作;

4)施工人员不得进入煤气、高温、高压等危险区域;

5)行车吊物品时,现场施工人员应主动避让;

6)施工人员必须服从公司安全人员和本施工队安全人员的管理。

11.6烘炉

检查煤气阀，热电偶，显示器均正常后即可点火，严格按曲线烘炉。现场时刻有烘炉员值班，保温段应15分钟探察炉内情况一次，升温段应至多5分钟探察一次，并随时调整煤气流量。3500C保温后可以把烧咀打开；到高温段，若温度升不上去可向炉内送风、送氧助燃。总之，烘炉员要勤于观察，善于思考，反应灵活，高度负责，采取各种办法按照曲线烘好炉。

表5混铁炉烘炉曲线

温度范围（℃）升温速度（℃/h）所需时间（h）累计时间（h）

常温~10051212

100±10保温1224

100~15051034

150±10保温72106

150~200510116

200±10保温24140

200~3501016156

350±10保温60216

350~45012.58224

450±10保温36260

450~7502512272

750±10保温30302

750~12505010312

1250±10保温12324

11.7拆除方案

尽管在混铁炉设计上采取了种种措施（不同部位配置不同的材料，不同部位的厚度设置不同）以图尽量延长炉衬寿命，使各部位同步损坏，但在实际应用中渣线及出铁口仍比其它部位先损坏。根据炉子使用的不同阶段及损坏程度相应的我们有三种处理办法：

a.热喷补方案

b.停炉剥皮浇注修补法

渣线局部损坏严重，喷补不再起作用时可采用此种方法，把衬体表面的渣子及变质层清除干净，然后支模重新浇注。

c.整个炉衬的彻底拆除

当炉子的炉顶、炉底都出现问题，不再有剥皮浇注修补的价值时，须停炉把整个炉衬拆除掉。炉衬的拆除有人工拆除和爆破拆除两种办法，但人工拆除效率极低速度非常慢；利用定向爆破技术拆除，效率高、速度快。

利用定向爆破技术拆除大约需要10天时间，可分为以下几个步骤：

1）排除炉顶及渣线部位的炉渣，搭脚手架；

2）用风钻钻炉顶及渣线部位的炮眼，密度约400×400mm，向炉顶的炮眼装药;

3）拆除脚手架，爆破炉顶；

4）清炉顶渣，向渣线的炮眼里装药，爆破渣线，清渣；

5）炉底打炮眼，向炉底的炮眼里装药，爆破炉底，清渣。