高炉湿法喷注技术，高效节能，近年来快速发展，逐渐取代传统半干法喷涂；尤其在巨型高炉中的应用，卓显成效。炉缸整体浇注技术，伴随着高炉冶炼节奏的加快，以其对炉缸结构原理透彻的领悟，和行之有效的实践，逐渐被广大高炉炼铁技术所接受。高炉湿法喷注技术及炉缸整体浇注技术的快速发展，逐渐显现着不定形耐材技术的重要地位。 1.高炉湿法喷注技术 用喷射的方式实现无模浇注。通过精准的施工控制，将搅拌均匀的浇注料喷注到壁面上。喷注体接近于浇注水平，致密、高强、高耐磨，结合其优异的抗侵蚀性能，大大提高了高炉内衬使用寿命。喷注过程控制水平，由之前的人工喷注，到简易的机械喷注，到可伸缩机械手，再到大型可伸缩自动平衡机械手，不断进步；且仍有很大的发展前景，即采用自动侧距装置，随时调整喷注效果简言之即，喷注=喷射浇注=无模浇注→3D打印；实现复杂结构、复合材料、快速高效施工。目前湿法喷注造衬，在高炉内衬检修中，占有比重超过80% ；巨型高炉检修，也逐渐采用喷注造衬保护开炉。 1.1 材料改进 选择纳米硅溶胶结合喷注料取代原有的低水泥材料，以溶胶作为结合剂，不存在结合剂界面迁移，在受热时水分可有序排除，从而具有极佳的快烘防爆性能。溶胶结合料虽然低温强度（600℃以下）相对较低，但随温度升高纳米SiO2与Al2O3反应可形成莫来石结合相，强度迅速提高；特别是在高温下，由于其不含水泥，高温热态性能优异。该材料较适合炉身中部以下内衬喷注。 1.2 设备改进 针对巨型高炉内衬喷注，设计一种大型可伸缩“洗炉+喷注”一体化机械手喷枪，如图1所示。该机械手喷枪可根据高炉内型尺寸的变化，遥控伸长或缩短枪身，保持枪头与壁面距离在1m（或更小）以内，减少喷注面积，进而准确控制喷注范围。 图1 大型机械手喷注试验 图2为国内某5860m3高炉喷注情况，采用大型可伸缩机械手喷注，由于配重的灵活变动，枪身稳定不摇摆；反弹量极小，人员可以站在高炉底部遥控机械手；该设备喷注速度可达25t/h，高效且环保。然而，该大型机械手仍有其进步空间，如可在枪头处设置“探距仪”，对凹凸不平处，可随时调整转速，满足不规则炉型的喷补要求。 图2 国内某5860m3高炉机械喷注情况 另外，人工抱枪喷注技术，亦在巨型高炉喷注中“一展身手”，图3为国内某5500m3高炉喷注现场情况。人工抱枪喷注，速度略慢，平均速度为12t/h，然在巨型高炉宽阔的施工环境中，可同时两台设备施工（如下左图）。其优点在于：可根据炉型变化，灵活掌握给料量、枪与壁面距离、局部特殊处理等，实现圆滑炉型。 图3 国内某5500m3高炉人工喷注现场 2  炉缸整体浇注 2.1  技术简介 炉缸整体浇注，是基于传统砌砖修复的一种新技术。它采用不定形自流料，以支模浇注的方式，还原陶瓷杯。脱模后整体无缝，形成一个真正的“杯”结构。使得铁水“无孔可入”，而且所使用材料，与铁水不产生化学反应，真正起到了隔离与隔热的作用。，其工艺简化为图4所示。 近两年，炉缸整体浇注技术发展迅速，高炉中修时，不放残铁，仅对铁口区域特殊处理：将残铁烧掉，至炉底碳砖，其他区域无需清理，然后整体浇注，恢复生产。这种方法简单快捷，重点解决炉缸局部温度高的问题。多数高炉停炉检修，选择放残铁方式，对炉缸进行系统修复，使用更长周期。 图4  陶瓷杯整体浇注技术 总体来看，炉缸整体浇注技术，具备以下特点： （1）能最大程度的保留残余合格碳砖，针对局部区域严重侵蚀碳砖可采用高导热浇注料进行针对性修复，因此与拆除碳砖重新砌筑相比，维修工期短，综合造价低； （2）浇注衬与砌筑相比具有：整体性好，能与炭砖界面紧密有效贴合。因此不存在传统陶瓷杯与炭砖间的间隙捣打料，避免了因气隙而造成“间隙热阻”的问题，使炉缸整体传热效率得以提高，1150℃凝铁等温线推移至浇注陶瓷杯的内部，炭砖得到有效隔离和保护。通过炉缸的浇注维修，不仅从根本上保障炉缸安全、长寿运行，而且减少了炉缸热损； （3）对于风口区域，同样能最大限度利用残余砖衬，减少耐材消耗；清净渣铁后即可进行浇注，整体浇注的风口衬里能有效避免砖缝的影响，降低风口窜煤气的风险； （4）炉缸陶瓷杯浇注料采用溶胶结合刚玉碳化硅质泵送浇注料，其是针对传统陶瓷杯砖（塑性刚玉砖、刚玉莫来石砖等）从材质上进行了优化改进，因此具有更高的抗铁水熔蚀、抗渣蚀及抗碱侵蚀性能，同时其导热系数适中，更有利于炉缸渣铁粘滞层形成。 2.2  材料选择 （1）高导热浇注料 高导热浇注料RLG-SC：该料主要原料为导热性能好的碳质材料，采用溶胶结合；其具有与炭砖相近的导热系数，同时具有优良的抗渣铁润湿性能及良好的自流性能，能够轻易实现狭小缝隙自流填充密实作业，可用于碳砖修复，炉底找平、炭砖与冷却壁缝隙填充、陶瓷杯与炭砖缝隙填充。 （2）刚玉质浇注料 刚玉质浇注料RLG-SA：是专门针对高炉炉缸陶瓷杯环境特点设计开发；以优质刚玉为主要原料，采用纳米溶胶为结合剂；材料不仅具有优良的耐高温，抗渣铁侵蚀，抗冲刷及快干防爆等应用性能，而且具有优异的自流泵送的施工性能。 2.3  施工特点 2.3.1 炉缸清理方式 炉缸整体浇注施工，前期清理很关键，需将残砖、残碳表面粉化料、渣料、浮尘等全部清理干净，清理过程，尽可能保护残砖或残碳。如图5所示，高炉停炉过程中，往往伴随着打水降温过程，这对环碳和炉底碳砖破坏严重，砖衬表面会存在一定厚度的粉化料，该部分碳砖依然失效，因此需清理掉，清理至砖衬露出硬面。如碳砖破损较严重，可采用高导热料修复；如仅有较薄一层损坏，则可直接浇注陶瓷杯，无需修复碳砖。 图5  残砖、环碳及炉底碳砖保护性清理 2.3.2 陶瓷杯及风口浇注 炉底采用高导热料找平后，分两步浇注陶瓷垫，陶瓷垫厚度根据炉缸尺寸确定。如图6，泵送料采用自流浇注料，全过程无需震动或简单震动。 图6  陶瓷垫浇注过程及效果 两层陶瓷杯浇注完成后，支模浇注侧壁及铁口区域，如图7，铁口区域加厚，恢复铁口深度至原设计深度。 图7  铁口区域处理方式 考虑到象脚区保护，会根据各高炉象脚区侵蚀情况，采用不同的处理方式。炉缸浇注料体密较大，液态材料静压力较大，因此一般采用分段浇注的方式浇注陶瓷杯壁，如图8所示，由炉底分段浇注至风口带。 图8  陶瓷杯壁与风口带浇注过程与效果 待浇注完毕后，静止数小时后脱模，进而完成整个炉缸浇注。然后按照制定的烘烤曲线，进行简单的烘烤，排除材料中的水分，即可满足开炉条件。 炉缸整体浇注技术，根据高炉炉缸侵蚀特点，策划检修方案，拟定施工工期，然后严格按照各施工节点执行。全过程无限速环节，因此简单快捷，而且可以灵活协调，交叉作业，便于铁厂统筹安排。 3 结束语 湿法喷注技术，已拓展到不同领域，设备的精密设计、材料的研发改良，使得其应用前景广阔。目前已成功实现高炉铁沟、管道、烟道、石灰窑、耐磨仓、循环流化床锅炉、水泥窑旋风预热系统、钢包、转炉、加热炉等湿法喷注造衬。而且，喷注依然具有很大发展空间，势必成为未来不定耐材最重要的施工手段。 实践证明，炉缸整体浇注技术是行之有效的一种炉缸耐火材料修复技术，随着技术研究工作的进一步深入与材料技术进步，复合材料整体浇注炉缸可有望完全取代传统的碳砖砌筑+陶瓷杯炉缸结构。

“深层缺陷产生机理假设”是目前分析缺陷一种方法，特别在钢铁产品的缺陷分析用途广泛。认为深层缺陷是材料延性降低引起的一种缺陷。当发生深层缺陷的长轴制品的锻造时间要比未发生缺陷的制品长，可以预料由于温度降低，材料的延性降低。在实际发生的表面缺陷附近，除了成为问题的深层缺陷之外，还可确认多个细小的缺陷。缺陷前端锐利，为应力集中部位，所以形成细小缺陷后，由于施加拉伸应力，缺陷前端裂纹有扩展的可能。 某钢铁公司针对锻钢件表面出现的质量缺陷，研究了表面深层缺陷的产生机理，认为与通常使用的热拉伸试验的延性评价方法相比，采用热压缩试验评价延性，可以评价自由锻造深层缺陷的发生，由此可以确定，抑制表面缺陷产生的温度等锻造极限条件，从而抑制表面缺陷的形成。这种缺陷分析思路就是基于深层缺陷产生机理假设。 某钢铁公司在制造船舶用曲轴的原材料和传动轴、反应堆壳体等大型锻钢件的自由锻造中，有时会产生表面缺陷，锻造作业中采用火焰清理去除。但是，认为热延性良好的钢种很少，也有在锻造后和退火、调质后发现深层缺陷的情况。如果残留有表面缺陷，即使较浅的表面缺陷也必须用砂轮磨削去除缺陷和实施磁粉探伤检测等，造成成本的增加和生产率的下降。如果是深层缺陷，需要修复作业时，也有不能确保机械加工的加工量，不能再作为产品使用的情况，这样损失就会非常大。 该缺陷常发生在锻钢件的长轴制品。该制品经退火、调质后，确认了多个轴向表面缺陷。在确认的多个轴向表面缺陷中，选择了较深的缺陷，该轴向表面缺陷，外观上可以看见像折痕。但是，通常锻造导致的表面材料流动引起的折痕状缺陷最深不过是5mm的深度，而该缺陷最大深度为20mm以上。这种折痕状较深的缺陷很少发生，其发生机理目前尚不明确。 首先，怀疑可能是由于退火、调质时的热应力产生裂纹，或是细小缺陷的扩展。在缺陷周边确认了宽约400μm的脱碳层。缺陷周边的脱碳层厚度受从缺陷发生到检测出的缺陷周边的热履历的影响。因此，使CT（紧凑拉伸）试样发生疲劳裂纹，将疲劳断裂部分切除，模拟了锻造温度①1100℃，②800℃以后，③调质时的冷却工序以后的三种条件。观察结果，裂纹周边产生的脱碳层厚度分别是650μm、500μm和300μm。从这一结果认为，该缺陷不是调质时发生的，而是发生在锻造过程中。 然后，调查了锻造作业中何时发生缺陷。比较和观察了该锻件的热履历和缺陷周边组织，进行了锻造作业现场和作业视频确认等的状况调查。锻造作业中具体的缺陷发生时期不能特定。特别是轴向缺陷，在热态下，即使是熟练的作业人员也很难发现，当场确认的制品中也有退火、调质后发现首个缺陷的情况。在锻造作业中的材料表面粘附着氧化铁鳞、锻造件表面凹凸不平，所以很难发现缺陷。 采用“深层缺陷产生机理的假设”，分析结果马上得到了确认，如果压下量增大，缺陷周边会产生拉伸应力。假设锻钢件表面发生的深层缺陷是由于锻造时材料的延性降低，折痕状细小的缺陷扩展而形成的缺陷，研究了材料延性和缺陷扩展的评价方法。 从热拉伸试验的结果得到所有钢种在650℃以上，材料延性没有较大差异的结果。该结果与实际制造中的表面缺陷发生频率不一致，所以为了评价自由锻造中的延性，研究了其他方法。周向或轴向所有的表面缺陷，假设发生深层缺陷，设计了使用带缺口圆柱的热压缩试验。试验先将加工成缺口的圆柱料加热到规定的温度后，再模拟实际表层缓冷到试验温度，使用端面拘束夹具进行压缩。原本应该在相对荷重方向的垂直方向加工一个缺口，但距缺口前端的伸展量很小，所以差异不明显。因此，为使伸展量产生明显的差异，将缺口设在与荷重平行的方向，进行了试验。此外，即使变化缺口方向，由于应力集中，距缺口前端的裂纹发生的状况本身没有差异。试验条件下，明确了裂纹容易伸展的钢种顺序，与各钢种实际制造时的表面缺陷发生的频率一致。 一般采用热拉伸试验的断面收缩率评价表面缺陷发生频率，但热压缩试验可以更好地评价表面缺陷发生频率。根据上述结果认为，钢种间的延性差异有可能采用热压缩试验的伸展长度就可以更灵敏地评价，正如假设的缺陷产生机理那样，实际深层缺陷的产生也是由细小缺陷伸展导致的可能性较大。 研究的热压缩试验的伸展长度与热拉伸试验的断面收缩率值存在相关性，与传统上通常使用的热拉伸试验的延性评价方法相比，采用热压缩试验评价延性，可以评价自由锻造的深层缺陷的产生。认为热压缩试验可以更灵敏地评价自由锻造中各钢种的热区间的延性。这就是深层缺陷产生机理假设的奇妙之处。

高炉炉缸陶瓷杯整体浇注技术，以其对炉缸原理透彻的领悟，和行之有效的实践，逐渐被广大高炉炼铁技术所接受。相较于传统的砌砖陶瓷杯，浇注陶瓷杯，是真正意义上的“杯”结构，起到良好的隔离和隔热的作用，更有助于高炉长寿。另外，炉缸整体浇注技术，简单快捷，大大缩短工期；更有效利用残余碳砖，节省检修费用。结合不定形耐火材料的优点，炉缸整体浇注技术，必将在未来高炉检修中占据一席之地。 1  高炉炉缸技术 近年来，围绕高炉炉缸长寿化的技术一直在不断探索与发展。综合国内外研究以及实践，形成的主流意见认为：炉缸长寿的关键在于保持1150℃凝铁等温线处于碳砖热面以外，让碳砖内侧能够形成稳定的高黏度渣铁保护层，以避免碳砖与液态铁水的直接接触。基于此，采用导热性好的碳砖，并在碳砖内侧砌筑一层不与铁水反应、耐侵蚀的陶瓷杯材料，对碳砖加以保护的复合炉缸结构被普遍采用。同时，陶瓷杯材料具有较低的导热系数，还可以减少炉缸热损。 传统陶瓷杯，采用高铝质砖砌筑而成，新砌陶瓷杯与碳砖之间，采用碳素捣打料进行填充。如图1所示，这种修复方式，具有以下难点： （1）需根据高炉尺寸，提前定制陶瓷杯砖，周期较长； （2）对中修高炉，炉缸清理要求较为苛刻，破坏性清理残余碳砖，造成浪费； （3）碳砖与陶瓷杯砌砖难度较大，工期较长； （4）捣打料密封效果难以保证，对炉缸工作造衬很大隐患。 图1  传统炉缸陶瓷杯修复 传统砌筑陶瓷杯技术，在新高炉中应用较为普遍；但对高炉检修来说，在争分夺秒的大环境下，砌筑技术略显局限，新型的炉缸整体浇注技术应运而生。 2  炉缸整体浇注 2.1  技术简介 炉缸整体浇注，是基于传统砌砖修复的一种新技术。它采用不定形自流料，以支模浇注的方式，还原陶瓷杯。脱模后整体无缝，形成一个真正的“杯”结构。使得铁水“无孔可入”，而且所使用材料，与铁水不产生化学反应，真正起到了隔离与隔热的作用。其工艺简化为图2所示。 图2  陶瓷杯整体浇注技术 总体来看，炉缸整体浇注技术，具备以下特点： （1）能最大程度的保留残余合格碳砖，针对局部区域严重侵蚀碳砖可采用高导热浇注料进行针对性修复。因此与拆除碳砖重新砌筑相比，维修工期短，造价大低； （2）浇注衬与砌筑相比具有：整体性好，能与碳砖界面紧密有效贴合。因此不存在传统陶瓷杯与碳砖间的间隙捣打料，避免了因气隙而造成“间隙热阻”的问题，使炉缸整体传热效率得以提高，1150℃凝铁等温线推移至浇注陶瓷杯的内部，碳砖得到有效隔离和保护。通过炉缸的浇注维修，不仅从根本上保障炉缸安全、长寿运行，而且减少了炉缸热损； （3）对于风口区域，同样能最大限度利用残余砖衬，减少耐材消耗；清净渣铁后即可进行浇注，整体浇注的风口衬里能有效避免砖缝的影响，降低风口窜煤气的风险； （4）炉缸陶瓷杯浇注料采用溶胶结合刚玉碳化硅质泵送浇注料，其是针对传统陶瓷杯砖（塑性刚玉砖、刚玉莫来石砖等）从材质上进行了优化改进，因此具有更高的抗铁水熔蚀、抗渣蚀及抗碱侵蚀性能，同时其导热系数适中，更有利于炉缸渣铁粘滞层形成。 2.2  材料选择 （1）高导热浇注料 高导热浇注料RLG-SC：该料主要原料为导热性能好的碳质材料，采用溶胶结合；其具有与碳砖相近的导热系数，同时具有优良的抗渣铁润湿性能及良好的自流性能，能够轻易实现狭小缝隙自流填充密实作业，可用于碳砖修复，炉底找平、碳砖与冷却壁缝隙填充、陶瓷杯与碳砖缝隙填充。 （2）炉缸浇注料 炉缸浇注料RLG-SA：是专门针对高炉炉缸陶瓷杯环境特点设计开发；以优质刚玉为主要原料，采用纳米溶胶为结合剂；材料不仅具有优良的耐高温，抗渣铁侵蚀，抗冲刷及快干防爆等应用性能，而且具有优异的自流泵送的施工性能。 （3）风口带浇注料 风口带浇注料RFK-SA：是专门针对高炉风口带环境特点设计开发；以优质刚玉为主要原料，采用纳米溶胶为结合剂；材料不仅具有优良的耐高温，抗冲刷，抗机械磨损等应用性能，而且具有优异的自流泵送的施工性能。 炉底、炉缸及风口带材料分布，如图3所示，根据不同部位环境特点，使用不同性能材料。 图3  整体浇注材料分布情况 2.3  施工特点 2.3.1 炉缸清理方式 炉缸整体浇注施工，对碳砖侵蚀较严重的高炉，在清理完残碳之后，补砌碳砖，砖缝采用高导热材料浇注密实，如图4所示。 图4  补砌碳砖及表面处理 对碳砖侵蚀不严重的高炉，可采用保护性清理的方式，如图5，这样可以充分利用残碳，节约成本。而且可以适当减少高导热材料的使用，减弱了三种材料的匹配，更有利于材料之间热量传导。 图5  炉缸保护性清理现场 以上两种清理方式的共同点，都要求炉底清理至残碳表面，露出硬面；浇注修复时，一般先采用高导热料找平清理面，然后浇注两层陶瓷垫，进而往上浇注陶瓷杯壁、铁口区域和风口带。 2.3.2 陶瓷杯及风口浇注 炉底采用高导热料找平后，分两步浇注陶瓷垫，陶瓷垫厚度根据炉缸尺寸确定。如图6，泵送料采用自流浇注料，全过程无需震动或简单震动。 图6  陶瓷垫浇注过程 两层陶瓷杯浇注完成后，支模浇注侧壁及铁口区域，如图7，铁口区域加厚，恢复铁口深度至原设计深度。 图7  铁口区域处理方式 考虑到象脚区保护，会根据各高炉象脚区侵蚀情况，采用不同的处理方式。炉缸浇注料体密较大，液态材料静压力较大，因此一般采用分段浇注的方式浇注陶瓷杯壁，如图8所示，由炉底分段浇注至风口带。 图8  陶瓷杯壁与风口带浇注 待浇注完毕后，静止10 小时后脱模，进而完成整个炉缸浇注。然后按照制定的烘烤曲线，进行简单的烘烤，排除材料中的水分，即可满足开炉条件。 炉缸整体浇注技术，根据高炉炉缸侵蚀特点，策划检修方案，拟定施工工期，然后严格按照各施工节点执行。全过程无限速环节，因此简单快捷，而且可以灵活协调，交叉作业，便于铁厂统筹安排。 2.4业绩 联合荣大公司已完成近百座高炉炉缸整体浇注修复，截止目前，已浇注高炉最长运行达四年；近期将对国内某新建5500m3高炉采用陶瓷杯整体浇注，这也是世界上使用整体浇注陶瓷杯的最大高炉。 3 结语 实践证明，炉缸整体浇注技术是行之有效的一种炉缸耐火材料修复技术，随着技术研究工作的进一步深入与材料技术进步，复合材料整体浇注炉缸可望完全取代传统的碳砖砌筑+陶瓷杯炉缸结构。

进入2018年，北京联合荣大工程材料股份有限公司（下文简称北京荣大）创新研发的环保型无碳“水基”转炉大面自流料进行全方位播报以来，受到了广大转炉炼钢厂的关注，进一步推动了该自流料的推广采用。 生产中的难题，荣大研发的课题 据北京荣大董事长章荣会博士介绍，传统的转炉炉衬修补存在以下弊端： 一是传统的大面修补料（也称黑料）及其使用方法耗材、耗时、效率低。一般业内以镁砂或镁碳砖破碎料做主要原料，使用沥青、焦油等有机物为结合剂，形成黑色的修补料，这是最普遍和消耗最大的材料。该料加入多的时候使用料斗，在加入过程中因沥青或焦油的燃烧，现场黑烟很大，工人的劳动强度较大，污染环境，危害人体健康。 二是黑料在烧结过程中污染严重且寿命短。其所冒的黑烟是现在炼钢现场环境的主要污染源之一，加进去的料必须经过烧结以后，才可以炼钢。其烧结过程实际上就是沥青或焦油等有机物的碳化过程，沥青中的有机物很多会挥发，最终形成碳结合，为材料提供足够的强度，才可以进入冶炼状态。这种黑料在使用过程中，同时还存在以下问题：烧结时间太长，使用1吨~2吨料烧结需要60分钟~90分钟，影响生产节奏。烧结过程释放出大量有毒有害烟气，有些甚至是非常有毒有害的强致癌物。另外，焦油、沥青烧结完毕，最终会残余45%以上的碳，还夹杂着一些硫，这对钢水会造成污染。这种黑料挥发分多，材料结构疏松，不耐冲刷，使用寿命比较短。 综上所述，转炉炼钢行业都希望能够研制一种新的转炉修补技术，一揽子解决上述问题。 为用户排忧解难，北京荣大责无旁货。其无碳水基转炉大面自流修补料是以高纯氧化镁为主要原料，使用无机溶液做结合剂，采用合理的颗粒级配，创新技术生成含有超微粉的分散剂、低温和高温流平剂以及黏结剂等。该材料具有以下优势：烧结过程不释放有毒烟气，绿色环保；材料烧结时间缩短至黑料的一半左右；结构致密，强度高，耐冲刷；陶瓷结合，氧化环境中结合性能不受影响；使用寿命可达黑料的3倍以上等。 另外，这种自流修补料，可现场采用强制搅拌机进行搅拌，按要求定量加入液体结合剂，搅拌至流塑状即可出料。材料可先存在废钢斗中，然后一次性倒入转炉里面，整个加料过程中没有烟尘。 该自流料在某厂130吨转炉实际使用情况表明，其累计使用寿命平均为60炉次左右，最长时达到120多炉次，是同条件下黑料寿命的好几倍，这无疑大幅度降低了补炉耐材的消耗。 该自流料在使用过程中最直接的优点是清洁卫生，可大大减轻环境污染，而且使用寿命长，所带来的经济效益非常显著。这对当前环保压力大的转炉炼钢厂来说，是一大利器。 转炉遥控湿法喷注修补技术锦上添花 以往，转炉的干法喷涂是采用料管和压缩空气，把料通过喷枪喷到相应的位置，在这个过程中，在枪柄的后方加入水。这种操作很难保证质量，而劳动强度很大。因此，亟须从技术角度去解决如何降低劳动强度、改善工作环境、提高工作效率、保证喷涂质量等系列难题。 具体来说，转炉干法喷涂存在以下问题：材料结构疏松、强度低、使用寿命短；具有高反弹率（20%~30%），浪费材料；施工粉尘大。例如，某厂转炉采用干法喷涂炉顶，做顶部喷涂试验时，反弹量就非常大，而且喷上去的材料是粉料，根本不是原来设计的产品，材料的致密性、耐磨性、强度都难以满足设计要求。 联合荣大研发出的转炉遥控湿法喷注工艺，将以往干法喷涂和混凝土湿法喷注成功的装备技术有机结合在一起。其喷注采用气力输送湿法喷注、柱塞泵送湿法喷注、螺杆泵送湿法喷注。这3种喷注工艺喷出的自流浇注料与基材粘接牢固，不反弹，不流淌。使用结果表明，该技术还能够改善作业环境，降低工人劳动强度，提高喷补质量，延长材料使用寿命，减少喷补频次。同时，该技术除了能满足转炉侧壁的喷注修补之外，还可以做透气砖周边的定向喷注修补。 以用户130t中型转炉为例，供需双方对该自流料及喷注技术作出了下列经济效益分析：国内某厂共有5座130吨转炉，每座转炉每天出钢约35炉，炉役炉龄约12000炉，与传统大而料相比，以一炉役计算，该自流料带来的直接及间接经济效益如下： 单次投料量由2吨，下降为1.5吨；烧结时间由80分钟，缩短至20分钟；平均使用寿命由12次，增加到45次；补炉次数由500次，下降为135次；补炉耗时由40000分钟，降低至2700分钟，增产11.8万吨；大面料消耗由1000吨，下降为200吨；大面料费用由300万元，下降为180万元。孰劣孰优，不言而明。 再以一个3座30t转炉的炼钢车间为例，其平均每炉出钢33.5t，月炼钢约180000t，年炼钢约64476炉次，依上述方式类比：补衬寿命由21次，增加至84次；烧结时间由45分钟，缩短至17分钟；全年修补用时间由138150分钟，降至13056分钟，节约补炉时间125094分钟；增产转炉钢16.8万吨。 现阶段粗钢产量按8亿吨估算，传统大面料消耗约48-64万吨，采用新型“水基”大面料，由于使用寿命的提升，修补次数将减少为原来的三分之一左右，即可节约资源32-42万吨。同时将少消耗沥青及焦油等有毒有害物质6.2-9.6万吨。因烧结时间短和修补次数少而节约的时间将会使钢产量增加7-8%，约6000万吨。经济及社会价值显著。 实践表明，在现代转炉炉衬修补中，推广环保型无碳水基大面自流料确实大有作为！

丁全贺 近年来，钢铁行业采取了一系列措施，有效地促进了去产能、去库存、降成本、补短板，优化存量资源配置。党的十九大报告也强调深化供给侧结构性改革，对钢铁行业可持续发展有着深远的影响。2017年，钢材价格持续保持高位，钢铁企业希望抓住这波行情，但是受制于严控新增产能的政策，通过技术进步提高产能成为钢铁行业的选择。 新形势下钢企希望提高制氧能力 现阶段钢铁行业的新形势表现为： 全球经济持续复苏，出口有所回暖，“一带一路”建设将极大地带动钢铁行业“走出去”，未来前景可期；国内基础设施建设投资与房地产投资增幅虽然回落，但国内整体宏观经济运行良好，钢铁行业产销增长明显。 通过采取取缔“地条钢”和淘汰落后产能等措施，钢铁行业去产能取得显著成效；部分区域性政策和环保政策对行业存在较大影响，如京津冀秋冬季大气污染综合治理攻坚方案，即“2+26”城市采暖季对钢铁等行业限停产政策，对于国内的钢铁产能客观上起到了极大的抑制作用。市场供需得到有效调节，钢材价格虽有震荡，但将持续保持高位，钢铁行业盈利能力和水平也将保持高位。 钢铁行业技术进步和产业升级将进一步释放优质产能，但严控新增产能的大形势不变，促使钢铁行业增加对环保和技术进步的投入，降本增效，优化产业结构，提升产品竞争力和附加值，通过技术进步提高产能将成为钢铁行业的发展方向。 总之，现阶段钢铁行业的整体发展形势向好。但是，钢铁行业受原材料价格波动、政策效应、环保政策、国际贸易壁垒、下游产品供需、宏观经济发展等各方面综合因素影响较大，对此，业内各机构和专家对于钢铁行业良好的发展势头能否长久持续看法并不一致。无论如何，大多数钢铁企业都想抓住这波行情，因此，在严控产能、等量置换、淘汰落后的情况下，相当一部分钢铁企业把目光投向那些能够迅速带来产能提高的技术上。其中，提高高炉富氧率是一个非常现实有效的办法。在刚过去不久的2017年，多家钢铁企业都选择提高自己的制氧能力，纷纷投资建设多套大型制氧机组，一种简单高效的制氧方式受到热捧，即变压吸附制氧技术。 变压吸附制氧技术优势突出 变压吸附制氧技术是通过吸附剂实现氧气和氮气的分离，其产品仅为单一的富氧，无其他副产品，一般作为高炉炉前富氧配套使用。笔者结合在国内专业从事变压吸附制氧技术装备研发生产的北京北大先锋科技有限公司的实践，认为与深冷技术相比，变压吸附制氧技术生产的氧气成本低，建设周期短，负荷调节方便，操作简单，非常适合现阶段钢铁企业增产需要。 首先，变压吸附制氧的运行成本低。1立方米纯氧（折合纯度100%）电耗一般为0.32千瓦时~0.35千瓦时，按照电费0.5元/千瓦时计算，其运行成本约为0.15元/立方米氧气，再将折旧、人工、维护等全部成本考虑在内，1立方米纯氧的成本也在0.3元以下。 其次，建设周期短。从土建到安装再到试产，一般情况下，变压吸附制氧6个月以内便能产出氧气。在现阶段，钢铁企业更倾向于选择工期短、见效快的增产途径。装置早日投产，早日带来效益，按照目前的钢铁价格，效益非常可观。 再其次，负荷调节方便。采用变压吸附制氧后，全厂氧气增加，在保证高炉开足马力的基础上，还可以将更多的高纯氧气送至炼钢系统。此外，从长远看，如果未来钢铁形势转冷，变压吸附装置负荷还可以配合生产计划进行有效调节，进一步降低成本。 最后，操作方便。制氧设备自动化运行，企业仅需增加6名~8名操作工人，对人员的专业要求门槛低，很容易被纳入现有能源系统，进行统一管理，不会给企业造成用人困扰。 以下为某钢铁企业投资建设变压吸附制氧装置的部分运行数据，可供参考。 该钢铁企业有3座高炉，一座3200m3高炉、一座2500m3高炉、一座1080m3高炉。高炉炼铁富氧率每增加1%，理论可增产4.76%，实际可增产3%~4%，增加喷煤12kg/t~13kg/t，降低焦比0.5%；高炉炼铁富氧率每增加1%，高炉煤气的热值提高3.4%，高炉煤气作为热风炉燃气更容易烧炉。该钢铁企业综合考虑高炉的生产现状，计划将3座高炉的富氧率由3.5%提高至4.4%左右，对应氧气量由39000Nm3/h增加至49000Nm3/h，即纯氧量增加10000Nm3/h。 按照炼铁增产3%计算，该企业增加铁产量475.2吨铁/天，按照作业时间350天、吨铁综合增效700元计算，其经济效益为11642万元/年。 同时，年投入成本（包括水电气、人工、维护、折旧）约为2000万元，则年经济效益约为9600万元/年。 若与同规模深冷装置相比，考虑工期差异和氧气成本差异（统一按照0.1元/立方米氧气计算），变压吸附技术带来的间接效益为：节约4个月工期，一次性效益为3200万元；氧气直接成本节约840万元/年。 综上所述，富氧大喷吹是现代大型炼铁高炉节能、节焦、增产的重要措施之一，富氧还可促进高炉煤气利用，富氧燃烧技术可以弥补高炉煤气热值低的不足，提高利用效率。钢铁企业若以提高高炉富氧率为切入点，配套建设相应规模的变压吸附制氧系统，通过高炉富氧喷煤，提高炼铁产量，将创造可观的经济效益。

原来只用于医学领域的高端技术—核磁共振技术也被用于钢铁渣的分析了，可见对钢铁渣的分析越来越受到人们的重视，特别是钢铁渣的分析技术对钢铁厂精炼工艺大有好处，在精炼工艺的最佳化及扩大钢铁渣的应用非常重要,在扩大钢铁渣的新用途，提升钢铁渣的价值时，必须明确其特性。不仅需要进行成分的元素分析及溶出试验，还需要了解钢铁渣是何种化学结构。目前，世界一流钢厂采用核磁共振光谱法（NMR）、红外吸收光谱法（IR）等，构筑了多种钢铁渣化学结构分析方法。通过明确这些化学结构信息与实际钢铁渣的膨胀性、pH值等物性的关联，对钢渣特性实现了量化的认知，扩大的钢铁渣的使用范围，提升了利用价值。 在炼钢工艺中，为了监控精炼反应、达到用户的质量需求，不仅需要正确把握钢水的纯净性，还需要正确把握并控制钢铁渣的组成。为此，对钢铁渣化学成分的快速分析不可或缺。为了使钢铁渣在水泥原料、骨料、路基材料等多领域得到积极有效的利用，需要通过与实际用途相匹配的环境管理和环保分析，避免对环境有害的物质向系统外排放，在发货前进行充分管理，这是世界一流钢厂做的工作。近年来，随着各种社会形势的变化，钢铁渣的需求结构也发生了变化，需要推进开发针对新用途的利用技术。为此，不仅需要进行钢铁渣化学组成、环境管理的分析，还需通过量化明确左右钢铁渣特性的结晶构造——化学状态，以此来明确钢渣所具有的物性。 钢铁渣成分分析结果和碱度等信息反馈到流程中的分析方法普遍采用荧光X射线分析装置（XRF），该装置能对分析对象试样固体的状态直接进行分析。在钢铁渣利用中，制定了混凝土骨料用成分分析方法及混凝土用高炉渣微粉标准。在利用钢铁渣时，考虑到会发生溶出到地下水的情况，因此，需对溶出成分高度重视。钢铁渣由于经过高温熔融状态，几乎不含有有机氯系有害物质以及Hg、As、Cd等沸点低的元素。因此，如在土木工程标准中，相关环保的内容中对Pb、Cr、Se、F、B等5种物质进行了规定。 钢铁渣中含有各种元素。用XRF得到的分析结果是通过氧化物换算得到的各元素浓度，这些元素在实际中大多数会形成复合氧化物。复合氧化物因精炼工艺或冷却处理的差异，形成不同的化学状态。 道路路基用缓冷渣系路基材料（HMS），需要具有一定强度，而该强度需要钢铁渣与水的水化反应来保证。因此，需要有对水化生成物特别是钙矾石进行量化分析。钙矾石是与路基材料、水泥初期硬化相关的水化化合物，为了预测材料的强度以及生成过剩造成的裂纹等，有必要对其进行量化分析。 有关钢铁渣的分析方法，包括已经确立的、已应用于钢铁渣实际管理的分析方法、业界正在探讨研究阶段的分析方法，对改善环境十分有益，可避免今后又来处理废渣二次污染问题，造成二次浪费。目前，钢铁业在分析方法标准化方面已经非常先进，而钢铁渣的分析方法标准化却相对较为滞后。作为标准试样的主要因素，不仅需要确保从主要成分到微量成分材料的均匀，还需保证其组成和化学状态不会发生时效变化。钢铁渣是与钢铁业共存的材料，很早以来就从化学分析角度对其进行管理。但是，钢铁渣在施工后的强度特性变化等是通过何种化学变化而来的尚有很多不明之处。从化学分析的领域来看，钢铁渣是一种尚有许多未解之谜待解、并极具挑战性。