高炉炉缸的耐材包括导热耐材和陶瓷杯两部分，导热耐材一般为碳砖，陶瓷杯作用是保护碳砖隔离铁水，而传统的陶瓷杯结构为砌筑砖。炼铁厂高炉炉缸在使用一定时间后，会因建设质量、生产操作、材料品质、尤其是强化冶炼等因素的影响，导致高炉的有关部位发生不同程度的损伤，如：高炉炉缸陶瓷杯在高温溶蚀、物料侵蚀的影响下，造成剥落，导致基本功能丧失；炉缸部位因炭砖衬体蚀损、剥落、减薄，导致炉底热流强度提高；铁口部位，也会出现不同程度的内衬侵蚀、剥落，使出铁口呈喇叭口状，从而导致铁口深度变浅、堵口困难，炮泥用量增大；风口带部位，由于炉料的磨蚀、高温的溶蚀、热气流的冲击，会不同程度出现耐火衬体减薄及不规整状况；高炉炉身(含炉腹、炉腰)部位由于受物料冲击、气流冲刷，化学侵蚀、热态熔蚀等的作用，内衬耐火材料(如耐火砖、喷涂料)减薄或脱落，冷却壁损坏，失去冷却功能。
以上损伤会导致高炉的炉前操作环境恶化，存在严重的安全隐患，并直接影响高炉的安全生产和使用寿命。
近年来，高炉炉身的修复施工一般采用半干法喷涂料或湿法喷涂料(或称喷注料)进行整体喷涂维护，或砌筑耐火砖的方法修复高炉内衬进行维护。
喷涂料(或喷注料)进行高炉内衬修复时，由于喷涂料干燥及烧成后，结构的致密度较低，耐火性能较低，且与原高炉内衬结构的结合度较差，修复完成后在使用时，耐火性能较低，容易发生脱落，使用寿命较短。碳砖砌筑+陶瓷杯砖砌筑的模式存在砖缝，铁水易从砖缝中逐渐渗透，先将陶瓷杯砖侵蚀掉，进而侵蚀碳砖，直至烧坏冷却壁而发生炉缸漏铁事故。此外，高炉中修，采用砌筑方式难度较大：一方面残渣残衬清理难度大，另一方面砌筑砖需预制，供货周期长，且砌筑施工缓慢，效率低。
为确保高炉生产的正常进行及现场施工周期短、节省劳动力、结构合理、修复快、检修成本低以及延长高炉寿命，提高技术经济效益。
联合荣大研发出国家新型专利技术——整体浇注的高炉炉缸。
该高炉炉缸包括：
炉缸冷却壁、风口、象脚区及出铁口，还包括侧壁由内向外依次设置的高导热材料层和陶瓷杯体材料层，炉底由下至上依次设置的高导热材料层和陶瓷杯体材料层，出铁口处设有出铁口预制泥包，风口处设有风口带缓冲层。
该高炉炉缸通过如下流程进行整体浇注施工：
一是制备导热层浇注料和陶瓷杯体浇注料；
二是清理修复炉缸；
三是采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注炉底导热层浇注料；
四是安装支护炉壁导热层浇注模具；
五是待炉壁导热层浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除炉壁导热层浇注模具；
六是采取泵送自流浇注成型的方法由下至上浇注陶瓷杯体底部浇注料；
七是待陶瓷杯体浇注料脱水、硬化成型后，由下至上拆除陶瓷杯体侧壁浇注模具。
该技术的特点及效果如下：
一是采用一体浇注成型的方式整体浇注高炉炉缸内衬，一体成型的导热层和陶瓷杯体具有更高的耐火度、干燥及烧后耐压/抗折强度、荷重软化温度、体积密度，较低的显气孔率和重烧变化率，良好的抗冲刷、抗侵蚀、耐磨蚀性能，同时具有良好的热震稳定性。
二是由于一体成型浇注料结构致密，且强度较高，耐火性较高，整体性大大提高，使炉身内衬成为坚固致密的“耐火衬体”，使用寿命大为提高。
三是浇注料料体流动性较好，施工快速方便，快干防爆性能优良，脱模时间短，能够节省高炉内衬维护和修复的施工时间，降低了施工难度和生产施工成本，减少了高炉频繁停炉休风检修带来的高炉作业率降低的损失，大大提高了高炉作业率，降低了材料消耗，提高生产效率、提高技术经济效益。
四是采用泵送自流型浇注方式一体成型导热层和陶瓷杯体，不易形成裂缝，延长了高炉炉缸的使用寿命。
五是高导热浇注料和陶瓷杯体浇注料不需提前预定，供货快、施工周期短，可大大节省劳动力和综合成本。
六是对中修高炉，可保护性清理残存碳砖，鉴于浇注料良好的自流填充效果，对残存砖的清理表面平整度无严格要求，可进一步提高修复效率和降低检修成本。
图一为炉缸整体浇筑过程支设模具
图二为利旧碳砖的侧壁浇注
图三为炉缸整体浇注效果（包括侧壁、铁口和风口带）
图四为炉缸整个难题浇注效果（炉底、侧壁、铁口和风口带）
作者 | 北京联合荣大工程材料股份有限公司专家组
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