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针对烧结机大烟道内衬使用寿命存在的缺陷，以废瓷片为骨料，叶蜡石为细粉，水硬性的普通硅酸盐水泥为结合剂，SiO2微粉为添加剂，并加入适量的高效减水剂FDN，研制了具有较高机械强度且耐酸、耐磨的喷涂料。使用实践表明，采用常温喷涂施工方法将耐磨的喷涂料喷附在烧结机大烟道内壳上，在大烟道内衬工作温度下可形成工作层，能替代黏土砖的内衬；喷涂内衬与大烟道壳体的整体和稳定性很好，而且对抵抗酸性介质侵蚀，承受气流和炉料的冲刷破坏非常有效，内衬使用寿命超过10年。

    关键词：烧结机，大烟道，喷涂料，耐磨性，耐酸性

    随着钢铁工业的快速发展，烧结机越来越大型化，使其大烟道结构的空间增大，设备运转震动幅度也增大，加剧了内衬结构的不稳定性，导致大烟道内衬使用寿命短的现象越来越突出。

    大烟道内衬一般用黏土砖和耐火泥浆砌筑，泥浆在烟道工作温度(350～400℃)下达不到烧结，只靠泥浆的物理结合来维持整体强度。砖与烟道结构的连接手段欠缺，难以成为一个整体。烟道内衬要长期承受10～15m·s-1以上风速连同台车上散落下来的烧结矿粉、粒的共同冲刷，以及水蒸气、S、P、N、C等酸性介质的侵蚀，再加上烧结机设备运转造成的震动，导致内衬砌砖不可避免会出现松动或掉落。因此，要获得理想的烧结机大烟道内衬，一是要加强内衬结构与烟道结构的稳定性；二是提高内衬材料的耐酸和耐磨性。

    设想采用机械喷涂法将不定形耐火材料喷射在烟道壳体上，利用材料自身硬化形成工作内衬，同时通过在烟道壳体上加焊金属锚固件和布置金属网的方法加强内衬结构与烟道结构的连接。如此形成的具有很高强度的结合体可由锚固件、金属网与烟道壳体连接成一个整体，可以加强内衬结构与烟道结构的稳定性。因此，研制具有良好耐酸和耐磨性能的喷涂料取代黏土砖作为烧结机大烟道内衬，是解决烧结机大烟道内衬使用寿命的关键。

    1研制思路

    本工作以获得具有强度高、耐磨、耐酸性介质侵蚀、体积稳定性好等特点的喷涂料为目标，因此，将研制重点放在原料、结合剂和外加剂的选择上。

    1.1原料的选择

    烧结机大烟道工作温度不高，选用材料要求自身结构致密，硬度大，耐磨性好，而且要取材方便，价格低廉。经过斟选，骨料选用日用陶瓷碎片，其碱金属杂质含量少，且已经过1000℃左右的焙烧，故受热后体积稳定，自身硬度大，耐磨性能好，又属半硅质材料，具备良好的耐酸侵蚀能力，而且是陶瓷行业废弃的产品(不合格产品)，属废物利用型再生材料，价格低廉。粉料选用半硅质材料叶蜡石，它具有抗热震性好，耐酸性介质侵蚀等特点。试验用原料的化学组成见表1。

表1试验用原料和结合剂的化学组成(w) 

    1.2　结合剂的选择

    因研制喷涂料的使用温度在500℃以下，在使用过程中不能形成陶瓷结合，只能利用结合剂早期的物理化学作用来形成结合强度，因此，考虑使用水硬性结合剂。而普通硅酸盐水泥的耐酸效果比矾土水泥的好，因而选择普通硅酸盐水泥作为所研制耐酸耐磨喷涂料的结合剂，其化学组成也见表1。

　　普通硅酸盐水泥中的主要矿物是硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C3S)。加水后，C3S和C2S会很快水化而产生强度，其中，C3S的凝结硬化速度较快，硬化后强度高，是早期水泥强度主要来源；而C2S的早期强度发展较慢，是后期水泥强度的主要来源。因此，水硬性结合剂硅酸盐水泥硬化后，能使浇注体在常温～500℃内获得较高的致密程度和结构强度。

　　1.3　外加剂的选择

　　选择外加剂的目的是提高浇注体的致密程度，提高其机械强度，从而达到耐磨、抗冲刷、抗酸性介质侵蚀的能力。水是水硬性结合剂硅酸盐水泥的媒介，使水泥中的矿物得以水化而具备强度。但过多的水又使喷涂料的气孔增多，降低致密程度和机械强度，从而影响其耐磨和耐酸性能。在保证喷涂料施工性能的情况下，加水量应越少越好。为此，本试验加入萘系的高效减水剂FDN达到减水目的。

　　2　研制过程

　　2.1　试样制备

　　按表2和表3的原料配比和粒度组成称量各原料，放入搅拌机内先干拌0.5min，然后加水继续搅拌1.5min，放入试模内振动成型为40mm×40mm×160mm的试样，将其表面抹平，让其自然干燥凝结硬化24h后脱模，再自然养护3d，放入烘箱内经110℃24h烘干，再于电炉中经400℃3h热处理。

为了进行对比，将大烟道内衬侧墙通常采用的黏土砖N-6和GN-42切成40mm×40mm×160mm的试样，进行理化性能检测。

表2  耐酸耐磨喷涂料的配比

表3  耐酸耐磨喷涂料的粒度组成 

    2.2　性能检测

　　(1)按照YB/T 5200-1993、YB/T 5201-1993和GB/T 5072-1985分别检测喷涂料试样经3d养护后、110℃24h烘干后和400℃3h烧后的体积密度、抗折强度和耐压强度；按照YB/T 5203-1993测试样烘干后和烧后的线变化率。

　　(2)耐酸性测试。把w(H2SO4) = 85%的硫酸(分析纯)用自来水稀释，配制成w (H2SO4) = 20%的硫酸溶液，倒入放置有40mm×40mm×160mm喷涂料试样(或黏土砖试样)的耐酸容器中，淹没试样。然后将容器连同试样放入80℃的烘箱内加热72h (中途不断补充硫酸溶液，保证始终淹没试样) ，然后取出试样，经110℃烘干24h后，测耐压强度，并与未经酸浸泡的烘干试样耐压强度比较，以试样经酸浸泡后的耐压强度损失率表征耐酸性。

　　(3)耐磨性测试。把喷涂料或黏土砖试样水平安放在电动砂轮机辅助固定架的方孔中，让试样能前后自由活动，上下左右的间隙不大，保证试样前端接触砂轮片(面接触) ，在试样后端始终施加19.6N的压力，连续磨削2min，然后测出磨损量(即试样磨损前后的长度减少量) 。

　　2.3　喷涂料的理化性能

　　研制的耐酸耐磨喷涂料理化性能指标见表4。大烟道内衬侧墙通常采用的黏土砖理化性能指标见5。对比表4和表5中的数据可看出，研制喷涂料的耐酸性和耐磨性均优于黏土砖的，用它取代黏土砖做烧结机大烟道内衬是完全能够胜任的。

表4  研制的耐酸耐磨喷涂料理化性能指标

1)以经w (H2SO4) = 20%的硫酸浸泡后耐压强度损失率表征。

表5　黏土砖的理化性能指标

    　1)以经w (H2SO4) = 20%的硫酸浸泡后耐压强度损失率表征。

3　应用

　　3.1　使用概况

南京梅山钢铁公司烧结厂1#烧结机( 100m2)在1996年检修期间发现大烟道内衬黏土砖脱落，导致壳体磨损严重，壳体全部需要更换。大烟道内衬工作特征如下：工作温度350～400℃；抽风机风速10～15m·s-1；受水蒸气和S、P、N、C等酸性介质的侵蚀。

　　3.2　施工要求及施工过程

　　采用耐酸耐磨喷涂料用喷涂方法对1#烧结机的大烟道内衬进行改造。具体施工要求如下：喷涂厚度50mm，喷涂长度80m，中间留一道20mm的膨胀缝，喷涂部位由风箱上沿壳体至整个拱顶。整个喷涂施工(含绑扎金属网、搭脚手架、拆脚手架、清理回弹料)工期要求5天，内衬使用寿命要求10年。

　　施工步骤如下：焊接锚固件→绑金属网→搭脚手架→喷涂→表面修整→拆脚手架→清回弹料。

　　锚固件与壳体的焊接在壳体制作时后进行，按布置形式要求弹线定位。在两侧壳体焊接时保持锚固件弯起方向始终朝上，拱顶壳体焊接时让锚固件弯起方向始终朝一个方向，保证其内衬材料受热膨胀收缩的一致性。

　　金属网绑扎在喷涂施工前进行，其行、列布置冷拔钢筋(或8#铁丝) ，最好采用单一材料，绑扎点距壳体距离30mm。

　　喷涂过程如下：将搅拌好的耐酸耐磨喷涂料经喷射机均匀分配，在压缩空气作用下，由输料管连续输送至喷枪头，根据料流大小调整水阀，控制喷涂层的最佳加水量，待喷涂层形成后，按要求进行表面修整。喷涂施工的主要参数如下：空压机出口压力0.75MPa；喷射机工作压力0.35～0.4MPa；高压水泵工作压力0.6MPa；喷涂速率2t·h-1；喷射距离1～1.2m；喷射方向与受喷面垂直；喷射量105t；回弹率20%～25%。

　　3.3　使用效果

　　1996年南京梅山烧结厂100m2烧结机大烟道内衬采用喷涂工艺进行检修，用了105t耐酸耐磨喷涂料，施工耗时100h。施工完毕，喷涂层自然养护4h后烧结机投产。喷涂内衬目前已使用13年，超过预定的10年的目标，获得成功。

　　1998年，武钢第四烧结厂400m2烧结机烟道内衬新建时采用了300t耐酸耐磨喷涂料，目前仍在使用中，使用寿命已超过10年。

4　结论

　　4.1　以日用陶瓷碎片和叶蜡石为主原料，普通硅酸盐水泥为结合剂，SiO2微粉为添加剂，加入适量高效减水剂FDN研制的耐酸耐磨喷涂料，用作烧结机内衬时，对抵抗酸性介质侵蚀，承受气流和炉料冲刷破坏是有效的。它在其他类似工业炉上同样可以使用，如用作高炉煤气除尘器的内衬。廊坊航天化建工业有限公司，，http://www.hangtianhj.com