本发明涉及高炉修复及新建领域，具体涉及一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法。
背景技术：
炼铁厂高炉炉缸(含出铁口、风口带)、炉身(含炉腹、炉腰)等部位在生产一段时间后，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：a、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；b、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；c、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；d、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；e、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。
上述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。
为了确保高炉生产的正常进行及现场环境的安全，延长高炉寿命，提高技术经济效益，需要对高炉的受损部位进行修复，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(或曰喷注料)进行整体喷涂维护或采用砌筑耐火砖的方法修复高炉内衬进行维护。
采用喷涂料(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。
虽然目前公开的喷涂料的技术指标较高，但是，在实际检测时，基本上是采用浇注成型方法进行检测的，喷涂料(含湿法喷注料)由于采取喷涂施工，实际指标相比理论指标要低得许多。
再则，采用砌筑耐火砖的方法进行高炉内衬修复时，采用相应牌号的耐火泥浆砌筑，不但新老结合面难以处理，且新的砌体由于耐火泥浆与耐火砖结合的密实性差的特点，在使用一段时间后，容易形成空隙，致使耐火砖衬体结合不紧密，容易磨损、出现脱落、甚至局部坍塌，使用寿命较短。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，修复后能够得到结构比较致密，耐火性较高，使用寿命较长的高炉内衬衬体。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，包括以下步骤：
S1、确定高炉的炉缸、炉身的受损部位，所述炉缸包括出铁口和风口带，所述炉身包括炉腹和炉腰，清理炉缸和炉身；
S2、制备浇注料：其中，炉缸、炉腹、炉腰及炉身下部、炉身上部分别采用高强超微粉结合刚玉-SiC质浇注料、高强超微粉结合刚玉-SiC质浇注料、高强超微粉结合高铝-SiC质浇注料及高强超微粉结合高铝-莫来石质浇注料；
S3、模板安装：在高炉内部由下至上安装炉缸、炉身施工模板/模具；
S4、整体浇注：采取震动或自流浇注成型的方法由下至上浇注浇注料，形成浇注衬体；
S5、脱模：由上至下拆除浇注模板/模具及其它结构件、支撑件，以利于浇注料脱水、硬化；
S6、自然干燥及烘烤：待浇注衬体的硬度达到要求后，拆除模板/模具并经自然干燥及烘烤，使浇注衬体脱去水分，达到一定的强度。
在上述技术方案的基础上，所述炉缸部位的修复厚度不小于200mm；所述炉身部位的修复厚度不小于100mm，或使得高炉内衬的尺寸恢复到与初始设计尺寸及炉型相同。
在上述技术方案的基础上，所述炉缸包括出铁口和风口带，所述炉身包括炉腹和炉腰，所述步骤S1中清理炉缸和炉身具体包括以下步骤：在确认施工现场达到安全施工条件后，采用氧割、风镐、钢钎等设备或工具，将炉缸中的焦炭及渣铁混合物全部清理干净，将炉缸、出铁口、风口带内壁的残铁、残渣清理干净，炉缸部位应清理至炭砖部位，直到待修复部位的炭砖裸露出来；或者清理至死铁层以上部位；
采用风镐、钢钎等设备或工具，将高炉炉身的内衬表面的残铁、残渣清理干净，并将松动的耐火材料，包括耐火砖和喷涂料，清理干净，直到修复部位的耐火衬体及冷却壁显露出来。
在上述技术方案的基础上，所述步骤S3之前还包括以下步骤：将高炉炉底或死铁层以上部位处理平整，在安装高炉内衬模板/模具前，所述高炉内衬包括炉缸和炉身，在高炉内衬材料表面涂抹一层防氧化涂料；同时，在模板/模具内壁紧靠浇注衬体的一面涂抹一层的混合油，混合油为黄油和废机油按照2：1的比例制成。
在上述技术方案的基础上，在浇注至风口带时，安装风口带模板/模具，安装风口带模板/模具时应注意炉壳及炉缸模板固定，风口带浇注料衬体的厚度不低于200mm，即根据风口带蚀损程度，使浇注料衬体恢复至新建高炉初始炉型的尺寸或厚度。
在上述技术方案的基础上，所述风口带模具/模具采用厚度不小于3mm钢板制成、或者采用木质材料制成。
在上述技术方案的基础上，所述步骤S3中由下至上安装炉缸、炉身施工模板/或模具时，每次安装的高度为1～3m。实际每次安装的高度应根据模板/模具的标准高度或所在部位浇注衬体的高度确定。模板/模具可采用钢质材料，也可采用木质材料；也可以采用钢质和木质材料交替、搭配进行。
在上述技术方案的基础上，所述步骤S3中由下至上安装炉缸、炉身施工模板/模具时，每次安装的高度通常为1.5m。
在上述技术方案的基础上，所述安装高炉炉缸、炉身模板/模具还包括以下步骤：在高炉炉缸炉身模板/模具的非浇注面，采用钢结构设置支撑件，用于支撑模具。
在上述技术方案的基础上，所述安装高炉炉缸、炉身模板/模具还包括以下步骤：在高炉炉缸、炉身模具浇注面的上部，设置支撑件，用于支撑模板/模具。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，采用浇注料整体浇注高炉炉缸(含出铁口、风口带)、炉身(含炉腹、炉腰)内衬，相比喷涂料、耐火砖，具有较高的耐火度、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。检测及实际应用结果证明：浇注料的所有技术性能指标均优于喷涂料和耐火砖，由于浇注料结构致密，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。
(2)本发明的一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，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。且浇注料相比喷涂料，浇注料烘烤无特殊要求，按正常的高炉开炉前正常的烘烤制度执行即可，只是根据浇注料用量及浇注衬体厚度作适当的调整，降低了施工难度。
(3)本发明的一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，与现有技术中制作“高炉炉身内衬”，尤其是采用“凹凸型”、“镶嵌型”耐火砖制造工艺相比，工艺比较简单，降低了生产施工成本。
(4)本发明的一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，得到的高炉炉身内衬的整体性大大提高，在高炉炉身内衬的结构形状设计、处理方面有更大的空间，更重要的是由于浇注衬体的整体性增加，可大大提高高炉炉身耐火衬体的使用寿命，从而大大提高高炉的炉龄，同时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，大大提高高炉作业率，提高生产效率、提高技术经济效益。
(5)本发明的一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，避免了喷涂料的回弹，一方面，降低了材料消耗，资源得到充分利用，减少了维修成本；另则，由于没有回弹料，减少了回弹料的清理时间，从而缩短了维修工期，提高高炉的作业率。
具体实施方式
以下结合附表及实施案例对本发明作进一步详细说明。
参见表1所示，本发明实施案例提供一种替代喷涂料和耐火砖的高炉内衬整体浇注施工方法，包括以下步骤：
S1、确定高炉的炉缸、炉身的受损部位，炉缸包括出铁口和风口带，炉身包括炉腹和炉腰：确认高炉炉缸、炉身被侵蚀的部位和侵蚀状况；确认高炉炉缸、炉身受损部位的深度、面积和体积；同时，确认高炉炉缸、炉身的运行状态是否良好，根据整体受损状况确认修复及施工方案。
S2、清理高炉的炉缸和炉身，并安装安全防护系统：首先进行高炉休风(停炉)，使得高炉炉缸、炉身部位施工区域的温度、煤气浓度在安全范围内，即温度低于35℃，煤气浓度低于50ppm。
在炉缸和炉身的上部设置安全防护网并搭建安全平台，清理炉缸、炉身内衬部位的铁渣、残渣(残铁)、熔渣，并将残渣、熔瘤、风化料、氧化料清理干净，将疏松耐材清理干净，随后采用高压水冲洗内衬表面。
更换并修复高炉炉身中受损的冷却壁，以确保开炉复风后冷却系统的正常使用。
其中，清理炉缸(含出铁口、风口带)的具体步骤为：采用气割、风镐、钢钎等设备或工具，将炉缸中的焦炭及渣铁混合物全部清理干净，将炉缸、出铁口、风口带内壁的残铁、残渣清理干净，炉缸部位应清理至炭砖(至少清理至死铁层，条件许可时，最好将死铁层全部清理掉)部位，直到待修复部位的炭砖裸露出来，便于浇注料与炉缸部位耐火材料的紧密结合同时，不能将原有炉缸(或炉底)炭砖清除掉。
清理炉身部位内衬表面的具体步骤为：采用风镐(电钻)、钢钎等设备或工具，将高炉炉身内衬表面的残铁、残渣清理干净，并将松动的耐火材料(含耐火砖、喷涂料等)清理干净，直到修复部位的耐火衬体显露出来，便于浇注料与炉身内衬耐火材料及冷却设施的紧密结合。
S3、制备浇注料，其中，炉缸(出铁口、风口带)使用高强超微粉结合刚玉-SiC质浇注料，炉腹部位使用高强超微粉结合刚玉-SiC质浇注料，炉腰及炉身下部使用高强超微粉结合高铝-SiC质浇注料，炉腰上部使用高强超微粉结合高铝-莫来石质浇注料。
S4、将高炉炉底(死铁层上部)处理平整，并在高炉炉缸、炉身部位的内衬材料表面涂抹一层防氧化涂料，以利于浇注料与耐火材料的紧密结合，同时，为了方便脱模，安装高炉炉身模板/模具前，应将模板/模具内壁涂抹一层(黄油：废机油＝2：1)的混合油。
S5、在高炉内部由下至上安装炉缸、炉身施工模板/模具，每次安装的高度为1～3m(本实施例中为1.5m)，实际安装的高度根据模板的标准高度或所在部位浇注衬体的高度确定。模板/模具可采用钢质材料、也可以采用木质材料、也可以采用钢质和木质材料交替、搭配进行。
由下至上按炉缸(含出铁口、风口带)→炉腹→炉腰→炉身部位进行安装、固定相对应的模板/模具；同时进行整体浇注至完成，形成浇注衬体，且浇注衬体的高度与模板安装的高度基本同步；高炉炉缸部位的修复厚度、炉身部位的修复厚度应尽可能接近初始设计炉衬的尺寸，以确保初始炉型的恢复。
其中，在将浇注至风口带时，应安装特制的风口带模板/模具，安装风口带模板/模具时应注意与炉壳及炉缸模板的固定，风口带模板/模具的尺寸应尽可能接近风口带的设计尺寸，风口带模板/模具一般采用钢板制作，钢板的厚度不小于3mm，也可以采用木质材料制作，安装风口带模板/模具时，应该保证风口带浇注料衬体的厚度不低于200mm，或使浇注料衬体尽可能接近新建高炉初始风口带的尺寸厚度。
高炉炉缸、炉身模板/模具的安装：高炉炉缸、炉身模板/模具的非浇注面，应采用钢结构支撑与固定；高炉炉缸、炉身模板/模具浇注面的上部，也应采用钢结构支撑与固定，确保模具的稳定与固定，不得有任何意义的位移现象。通过合适的支撑件固定模板/模具，确保模板/模具整体的稳定、牢固及密实性，确保浇注施工衬体的整体性及密实性。
本实例中，在安装高炉炉缸、炉身模板/模具时，应确认：炉缸浇注厚度、风口带浇注厚度、炉身浇注料的厚度等尽可能接近初始设计炉型的尺寸，即使浇注料衬体尽可能接近新建高炉炉缸、炉身内衬耐火材料的厚度。
S6、待浇注衬体的硬度达到要求标准时，拆除模板/模具及安全防护系统并自然干燥及烘烤浇注衬体至符合标准。
浇注料与喷涂料技术性能及使用效果的比较：
表1浇注料与喷涂料维护高炉炉身内衬技术经济比较
参见表1可知：与喷涂料相比，浇注料具有强度高、整体性好、重烧线变化率小、耐冲刷性能优异、无回弹、使用寿命长的特点，技术经济效果显著。
采用本发明的方法，使用浇注料对高炉炉缸、炉身进行整体浇注施工和修复，得到的浇注衬体具有更高的干燥和热处理结构强度，较低的线变化率、良好的耐磨性及抗冲刷性能，高温热态性能好，荷重软化温度高，同时具有良好的热震稳定性，抗热气流冲刷性能，对炉内矿石、焦炭等具有良好的耐磨性，料体流动性好，快干防爆性能优良，脱模时间短等优点。
本发明通过对高炉炉缸、炉身内衬耐火材料的结构缺陷及损毁机理、冷却壁损坏成因进行深入的分析，并结合浇注料的理论研究及应用实践，同时通过对喷涂料(无论是半干法喷涂，还是湿法喷注料)及高炉内衬耐火砖(含高炉炉缸陶瓷杯砖)与高强超微粉结合系列浇注料(以下简称浇注料)性能指标的比较，可知，浇注料具有较高的耐火度、干燥和烧后耐压/抗折强度、荷重软化温度、体积密度，较低的显气孔率和重烧线变化率，良好的抗冲刷、抗侵蚀、耐磨蚀性能，整体性能优良，尤其具有良好的热震稳定性，可以说，浇注料的所有技术性能指标均优于喷涂料和耐火砖。
下面，通过一种具体的实施案例对本发明进行详细的说明。
使用对象为某炼铁厂1750m3的高炉，该高炉已运行5年多，该高炉炉腹以上为薄壁炉衬设计，风口组合砖采用氮化硅结合碳化硅砖，炉缸采取大炭块直接砌筑，未采用陶瓷杯设计。
通过现场考察，该高炉炉缸陶瓷杯(实际为保护砖)因侵蚀、剥落，已经基本失去了应有的功能，炉缸炭砖衬体因高温熔融物料的蚀损、磨蚀，出现剥落、减薄现象，导致炉底热流强度偏高(炉缸炭砖侵蚀深度达200～300mm)；出铁口部位靠近炉缸部位也有不同程度的侵蚀、剥落现象；风口带耐火衬体因高温熔蚀、炉料磨损、高压气流冲刷，出现减薄或不均匀现象(风口带下部侵蚀深度达220mm)；炉身(含炉腹、炉腰部位)耐火衬体因高温熔蚀、炉料磨损、高压气流的冲击，存在减薄或不均匀现象，高炉炉身内衬侵蚀、剥落较为严重，炉身内衬保护用氮化硅结合碳化硅砖(炉腹下部)、磷浸致密粘土砖基本剥落完毕，冷却壁镶砖(氮化硅结合碳化硅质)也侵蚀严重(侵蚀厚度达1/3～1/2)。
风口组合砖以上2段冷却壁镶砖尚在，但自第三段冷却壁至炉喉钢砖的内衬保护砖基本完全脱落，冷却壁燕尾槽已显露，尤其第4段冷却壁受损严重存在漏水问题，已经失去正常的冷却功能(该段冷却壁在整体浇注施工作业前已全部更换)；风口组合砖区域，中心线以上组合砖侵蚀损毁严重，中心线以下组合砖存在部分损毁和松动；风口带下部炉缸炭砖，风口组合砖下沿至以下1.5m区域，炭砖沿直径方向侵蚀深度达200～300mm。存在一定的的安全隐患。
表2高炉炉缸、炉身修复工程具体施工时间表
采用本发明的方法进行施工修复后，基本恢复初始设计炉型，经整体浇注、自然干燥、烘烤，浇注衬体强度高、整体性好。无分层剥落缺陷，有利于高炉正常运行，确保高炉内衬耐火材料的整体性，大大降低高炉内衬耐材的磨蚀、破损、剥落现象，有效延长高炉的使用寿命，具有较高的技术经济价值和效益。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。