炼钢转炉炉衬修补技术：材料、工艺与发展趋势

在炼钢过程中，转炉炉衬因其各部位工作环境的差异，不可避免地会遭遇不均匀的蚀损。尽管溅渣护炉技术能在一定程度上形成保护层，但它难以在炉衬表面构建均匀的挂渣层，对于局部出现的严重蚀损更是束手无策。因此，对炉衬进行精准、及时的修补，便成为均衡炉衬损毁、延长炉役寿命、进而控制生产成本的核心技术手段。

炉衬的修补并非一劳永逸。受转炉操作波动性的影响，一旦某些部位出现过早损毁，修补工作就必须介入，并持续贯穿整个炉役的中后期。随着炉役走向终点，修补的频率和耗时会显著增加，当其开始影响转炉的稳定运行时，便预示着该炉衬的寿命行将结束。当前，业界主流的转炉修补料主要分为两大类：热自流修补料与喷补料。

热自流修补料：针对大面积蚀损的解决方案

热自流修补料，通常被行业内称为“大面修补料”或“大面料”，其主要应用场景是修补转炉迎钢面和出钢侧等大面积的蚀损区域。其施工方式相对直接：将修补料从炉口投入炉内，通过摇动炉体，利用炉衬的余热（通常为800~1200°C）使材料产生流动性，自动铺展并填充在蚀损部位。

一种理想的热自流修补料，必须满足以下几个核心性能指标：

1. 高温流动性：在炉衬余热作用下，具备出色的铺展与自流平能力。
2. 快速固化：铺展到位后能迅速硬化，缩短作业时间。
3. 优异的黏结性：固化后能与原炉衬材料形成牢固的物理化学结合。
4. 高抗侵蚀性：自身具备足够的强度和耐火度，能够抵御下一炉次钢水和熔渣的冲刷。

材料体系的演进，是理解热自流修补料发展的关键。

• 传统沥青基修补料：早期的“烧补料”以重烧镁砂为骨料，中温沥青为结合剂。这类材料的碳化固化时间较长，普遍在40至60分钟，单次修补后的使用寿命约10炉次。通过提升镁砂原料的档次，并引入部分改性树脂和添加剂，可以将固化时间缩短至30~40分钟，并显著提高使用寿命。
• 水基镁质自流修补料：这本质上是一种镁质自流浇注料，含有大量硅灰，加水量控制在5%~7%。以水为流动介质，使其烧结时间短且更为环保。由于是低水分的浇注料，其固化后的体积密度和强度都比较高，因而抗侵蚀和耐冲刷性能优良，使用寿命可达25至35炉次。不过，该材料也存在一个工艺上的挑战：镁质材料加水后会迅速硬化，失去流动性，因此必须在施工现场配备搅拌机，实现即搅即投。

展望未来，鉴于镁炭砖在转炉应用中远优于镁砖的性能表现，开发镁碳质自流料用于大面积修补无疑是一个重要的发展方向。与此同时，在降本增效的驱动下，探索性能更优、成本更低的结合剂体系，也将是该领域持续的研究热点。

转炉用喷补料：实现精准的局部修复

对于炉役期间出现的局部损坏，尤其是像耳轴、渣线这些不适用大面料修补的部位，喷补技术便派上了用场。其原理是利用喷射设备，将耐火材料高速、集中地喷射到损坏区域，使其在高温下与炉衬砖烧结为一体，完成修复。

喷补料通常由镁砂、结合剂、增塑剂和少量水分组成。根据施工工艺的不同，可分为干法、半干法和火焰喷补三种。

半干法喷补

半干法喷补是目前应用较广的一种技术。其设备主要包括贮料罐和压缩空气输运系统。储存于罐中的干粉状喷补料由压缩空气输送到喷嘴，在喷嘴处与适量的水（10%~18%）混合，然后高速喷射到炉衬工作面黏结固化。

影响半干法喷补效果的工艺因素众多，其中最为关键的是：

• 工作面温度：热态喷补效果的好坏与炉衬的残余温度直接相关，业界公认的理想温度区间是800~1000°C。
• 材料与工艺参数：喷补料的颗粒级配、结合剂类型、加水量以及空气压力，共同决定了材料的附着率。其骨料通常为镁砂和镁白云石砂，而结合剂则多采用粉状硅酸钠、磷酸盐或铬酸盐等。结合剂不仅要提供初始黏附性，更关键的是要在高温下形成新的矿物相，促使喷补层与原炉衬牢固烧结，并赋予修补层优良的抗侵蚀能力。在组分中添加适量的CaO，有助于提升材料的高温性能和黏附性。

半干法喷补的有效性通常用附着率和使用次数来衡量。通常要求附着率大于85%，但其使用寿命相对较短，一般为3~5次。这种技术虽然简便，但存在一个致命弱点：喷补过程中引入的水分，在接触到红热工作面时会瞬间汽化，产生大量水蒸气并积蓄起相当的蒸汽压。这会给喷补层与工作面的结合以及材料自身的致密性留下严重隐患。准确评估喷补料的附着率、固化后强度以及抗侵蚀性能，对优化工艺和保障生产至关重要。

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火焰喷补与干法喷补的兴起

为了克服半干法喷补的“水患”问题，火焰喷补技术应运而生。这项技术最初应用于焦炉修补，后被引入转炉维护领域，技术难度较高。其核心在于“无水操作”，通过在喷补料中配入焦炭粉、煤粉等可燃物料，并在喷射时同步送入丙烷、甲烷等可燃气体和氧气。物料在喷出过程中燃烧放热，使得部分组分达到熔融状态，当接触到高温的炉衬工作面时，能够迅速熔融、烧结为一体。

火焰喷补通常在转炉出钢后的作业间隙进行，喷补时间短，而此时炉衬残余温度高，因此黏附效果极佳，使用寿命也更长，一次喷补可使用10~20次。

近年来的技术发展趋势，是将喷补料向优质镁砂和镁碳质体系升级，喷补方法则由半干法转向火焰喷补及干法喷补。一种新型的干法镁碳质喷补料（MgO含量大于85%，碳含量在7%至10%之间）代表了这一方向的最新成果。这种干式料在喷射到热炉衬上时，其内含的发热剂会燃烧，瞬间产生的高温足以熔化结合剂，如同焊接一般将喷补料牢牢固定在炉衬上。这种近乎于火焰喷补的机理，使其附着率高达90%以上，加之镁碳质材料本身优异的抗侵蚀性，其使用寿命被提升至30次以上，展现出卓越的应用效果。