今年8月上旬，在煙臺(tái)市舉行的全國(guó)煉鋼—連鑄技術(shù)研討會(huì)上，北京聯(lián)合榮大工程材料股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱聯(lián)合榮大）董事長(zhǎng)章榮會(huì)博士做的《環(huán)保型“水基”轉(zhuǎn)爐大面自流料應(yīng)用技術(shù)》學(xué)術(shù)報(bào)告，引起了與會(huì)代表的關(guān)注。
傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐料燒結(jié)污染治理改造刻不容緩
章榮會(huì)指出，轉(zhuǎn)爐處在煉鋼生產(chǎn)流程的中心，是鋼廠的主要設(shè)備之一。轉(zhuǎn)爐的裝料側(cè)、出鋼側(cè)和爐底的耐火材料長(zhǎng)期處在高溫狀態(tài)下，并受到機(jī)械力沖擊和爐渣的反復(fù)侵蝕，其結(jié)構(gòu)極易遭到破壞。目前，國(guó)內(nèi)外的大多數(shù)轉(zhuǎn)爐每煉鋼8爐次~10爐次就必須進(jìn)行爐底和大面修補(bǔ)。而耳軸部分以及其他大面自流料修補(bǔ)不到的位置，通常采用噴補(bǔ)的方式進(jìn)行修補(bǔ)。現(xiàn)階段瀝青/樹脂結(jié)合的大面自流料被廣泛用于大面及爐底修補(bǔ)，而轉(zhuǎn)爐噴補(bǔ)作業(yè)則大多采用干法進(jìn)行。
隨著國(guó)家環(huán)保事業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)部門對(duì)鋼鐵企業(yè)的污染物控制越來(lái)越嚴(yán)格，常規(guī)轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐料燒結(jié)過(guò)程的有害煙氣排放問(wèn)題受到更多重視。
在我國(guó)，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)爐修補(bǔ)依然采用以瀝青/樹脂做結(jié)合劑的大面自流料，該料直接投入爐內(nèi)，在高溫作用下，瀝青/樹脂熔化，賦予材料較好的流動(dòng)性能，迅速在目標(biāo)修補(bǔ)區(qū)域鋪展開，一般1噸料燒結(jié)40分鐘~60分鐘，一般修補(bǔ)一次能夠使用8小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)轉(zhuǎn)爐爐役中后期每煉鋼8爐次～10爐次就必須進(jìn)行爐底和大面的修補(bǔ)。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐大面補(bǔ)爐料含有15%左右的瀝青、焦油或樹脂，燒結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，補(bǔ)爐一次噸料耗時(shí)40分鐘～60分鐘，燒結(jié)煙氣含有大量苯并芘及其他多環(huán)芳烴類有毒有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人體健康。
但是，近幾年在國(guó)內(nèi)，由于冶金行業(yè)發(fā)展形勢(shì)的持續(xù)低迷，鋼鐵企業(yè)為追求利潤(rùn)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正在由普碳鋼向高附加值的低碳和超低碳鋼等品種方向調(diào)整，生產(chǎn)工藝的改變相應(yīng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐對(duì)維護(hù)耐材的要求不斷提高，再加上目前各大鋼廠紛紛增加了轉(zhuǎn)爐廢鋼使用量，使得當(dāng)前爐內(nèi)的耐火材料使用環(huán)境進(jìn)一步惡化，使用壽命不斷縮短。高溫鋼和特鋼的大量冶煉要求轉(zhuǎn)爐大面修補(bǔ)料使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)碳無(wú)雜質(zhì)，對(duì)鋼水零污染。
生產(chǎn)中的難題就是聯(lián)合榮大研發(fā)課題
章榮會(huì)介紹道，生產(chǎn)中的難題就是聯(lián)合榮大的研發(fā)課題。生產(chǎn)實(shí)踐已經(jīng)證明，聯(lián)合榮大研發(fā)的環(huán)保型無(wú)碳“水基”轉(zhuǎn)爐大面自流料及配套工藝和設(shè)備，可解決目前傳統(tǒng)瀝青/樹脂結(jié)合轉(zhuǎn)爐大面自流料燒結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，燒結(jié)過(guò)程釋放有毒有害煙氣污染環(huán)境、危害人體健康，以及偏硅酸納結(jié)合大面自流料壽命過(guò)短等問(wèn)題。其優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)：一是材料綠色環(huán)保，燒結(jié)過(guò)程不釋放有毒有害煙氣；二是1噸材料燒結(jié)時(shí)間可縮短至20分鐘以內(nèi)；三是使用壽命可以達(dá)到傳統(tǒng)材料的2倍~3倍；四是攪拌后可使用性保持時(shí)間≥3小時(shí)。
該環(huán)保型“水基”轉(zhuǎn)爐大面自流料以高純鎂砂或電熔鎂砂為主要原料，采用無(wú)機(jī)環(huán)保液體結(jié)合劑，并含超微粉、分散劑、低溫和高溫流平劑以及黏結(jié)劑等，在最大幅度降低液體加量的同時(shí)具備較高的熱態(tài)自流性、高溫?zé)嵴坌阅芎湍蜎_刷強(qiáng)度，且無(wú)碳環(huán)保無(wú)污染。
與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐大面修補(bǔ)料使用方式不同，該環(huán)保型“水基”大面自流料使用前需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攪拌。攪拌好的材料通過(guò)料斗傾倒入爐內(nèi)，一次搖動(dòng)爐體至適當(dāng)角度，停留一段時(shí)間，待材料燒結(jié)完畢，即可投入生產(chǎn)使用。
該環(huán)保型“水基”大面自流料入爐后，搖爐至合適位置，材料在爐內(nèi)即進(jìn)行自流鋪展并開始固化燒結(jié)，固化時(shí)會(huì)有少量的水蒸氣逸出現(xiàn)象。但與傳統(tǒng)有機(jī)結(jié)合補(bǔ)爐料不同的是，燒結(jié)全程無(wú)任何污染性的煙氣現(xiàn)象產(chǎn)生。一般正常爐溫情況下，噸料燒結(jié)時(shí)間不大于20分鐘。
該環(huán)保型“水基”轉(zhuǎn)爐大面自流料已在國(guó)內(nèi)多家鋼廠的大、中、小型轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。實(shí)際效果表明，該料能夠充分改善轉(zhuǎn)爐前、后大面及爐底的使用工況，完全達(dá)到了預(yù)期水平，得到了客戶的廣泛認(rèn)可。該料的壽命基本達(dá)到了傳統(tǒng)有機(jī)結(jié)合補(bǔ)爐料使用壽命的3倍或以上，大幅降低了爐前耐火材料消耗量，而且縮短了燒結(jié)時(shí)間，提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)作業(yè)率。
看效果不能算小賬要算大賬
盡管該自流料推廣勢(shì)頭開局良好，但也遇到不小阻力。其主要原因就是其銷售價(jià)格是傳統(tǒng)自流料的3倍，一些鋼廠采購(gòu)部門以必須降低采購(gòu)成本為由不愿采用。為此，章榮會(huì)為鋼廠算了一筆經(jīng)濟(jì)賬：
以國(guó)內(nèi)某廠5座130噸轉(zhuǎn)爐為例，每座轉(zhuǎn)爐每天出鋼約38爐，每爐出鋼145噸，全爐役爐齡約12000爐，與傳統(tǒng)大面料相比，以一爐役計(jì)算，該自流料帶來(lái)的直接及間接經(jīng)濟(jì)效益如下：
單爐全爐役補(bǔ)爐時(shí)間從傳統(tǒng)的40000分鐘縮短到2700分鐘，減少補(bǔ)爐時(shí)間37300分鐘，約合26天，按0.8時(shí)間利用系數(shù)計(jì)算，可望增產(chǎn)11.5萬(wàn)噸鋼。而大面料消耗也同時(shí)從1000多噸下降到200多噸。
5座爐子合起來(lái)計(jì)算的補(bǔ)爐時(shí)間減少約130天，可望增產(chǎn)55萬(wàn)噸以上。
現(xiàn)階段粗鋼產(chǎn)量按8億噸估算，傳統(tǒng)大面料消耗約48萬(wàn)噸~64萬(wàn)噸，采用新型“水基”大面料，由于使用壽命的延長(zhǎng)，修補(bǔ)次數(shù)將減少為原來(lái)的1/3左右，即可節(jié)約資源32萬(wàn)噸~42萬(wàn)噸，同時(shí)將少消耗瀝青和焦油等有毒有害物質(zhì)6.2萬(wàn)噸~9.6萬(wàn)噸。在不增加社會(huì)投資的前提下，因燒結(jié)時(shí)間短和修補(bǔ)次數(shù)少而節(jié)約的時(shí)間將使鋼產(chǎn)量增加7%~8%，約6000萬(wàn)噸。同時(shí)，轉(zhuǎn)爐修補(bǔ)不再冒黑煙，渣排放量也相應(yīng)減少30萬(wàn)噸~40萬(wàn)噸，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保、減排、增產(chǎn)、增效，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)價(jià)值顯著。
廣闊的推廣應(yīng)用前景
章榮會(huì)認(rèn)為，隨著環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)，冶金行業(yè)在這個(gè)大趨勢(shì)的推動(dòng)下，必然會(huì)向無(wú)碳環(huán)保型材料需求轉(zhuǎn)變。該成果將能使轉(zhuǎn)爐前后大面及爐底維護(hù)材料更進(jìn)一步適應(yīng)復(fù)雜的低碳和超低碳等品種鋼、轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉工藝，有利于協(xié)助推進(jìn)煉鋼企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)由低技術(shù)水平、低利潤(rùn)向高附加值的低碳和超低碳鋼等品種鋼方向轉(zhuǎn)變，有利于改善鋼鐵企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有廣泛的市場(chǎng)前景。
章榮會(huì)還客觀地談到了該自流料目前存在的主要問(wèn)題：一是材料需要現(xiàn)場(chǎng)加液體進(jìn)行攪拌，較傳統(tǒng)材料直接投料方式多了一道工序；二是目前的自流補(bǔ)爐方式還不能修補(bǔ)耳軸部位，依然需要部分貼補(bǔ)或投補(bǔ)來(lái)解決問(wèn)題。
為此，聯(lián)合榮大已著手研制轉(zhuǎn)爐遙控濕法噴注工藝，結(jié)合其在耐火材料濕法噴注技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)備開發(fā)一種適用于轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯各部位熱態(tài)修補(bǔ)的轉(zhuǎn)爐遙控濕法噴注車。據(jù)章榮會(huì)介紹，該設(shè)備已經(jīng)過(guò)多輪方案修訂，并在聯(lián)合榮大研究院完成多次冷態(tài)噴注驗(yàn)證，近期將投放市場(chǎng)。新型轉(zhuǎn)爐遙控濕法噴注車將重新定義轉(zhuǎn)爐修補(bǔ)：補(bǔ)爐操作工人手持遙控操器，操控可以多維度運(yùn)動(dòng)的水冷長(zhǎng)槍，將攪拌好的環(huán)保水基修補(bǔ)料噴補(bǔ)到轉(zhuǎn)爐內(nèi)任何部位，補(bǔ)爐操作工將不再有高溫輻射的惡劣工作環(huán)境。耳軸與透氣磚周邊甚至出鋼口等部位的修補(bǔ)將可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定向。
