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1.概述
高炉灌浆补炉是一种重要炉体维护技术，该技术可以有效地封堵煤气泄漏孔道，解决炉壳烧红、开裂等问题，在炼铁生产中有着非常广泛的使用，对于高炉的长寿有着重要意义。
现在国内对于高炉灌浆维护有着不同的说法，有的赞同有的持否定态度。事实上，当高炉炉缸、炉底耐材出现异常体积收缩，砖衬与冷却壁之间出现空隙后，只有灌浆维护才是解决这一问题的最好的手段。但因为目前国内灌浆维护水平参差不一，高炉实际状况分析不清，灌浆位置选择、施工管理不当，灌浆材质选择错误，导致高炉灌浆后没有取得应有效果甚至出现负面影响。
1.1.高炉灌浆的方法
目前应用较多的高炉炉衬修补方法是喷补法和压浆修补法。其中喷补法分为三种：冷喷补、炉壳开孔使用长枪喷补、遥控喷补。喷补法广泛运用于砖衬还没有完全损坏的情况，它可以将喷补料粘结在炉内已有内壁上，因此要求喷补料附着性好。这种方法一般要求在停炉后操作施工，少数部位的喷补造衬施工也可以在不高炉正常检修期间进行。喷补法能取得较好的修补效果且操作相对简单安全，因而目前对喷补技术的研究也较多，但这种方法的缺点是施工工时长，费用较高。
压入灌浆造衬是在选定了压浆区域后，在该区域上方利用钻头在炉壳上钻孔或利用炉壳上已有孔通过压入设备将耐火材料压入到受补处，在其固化烧结后与炉内现存炉衬或冷却壁粘结并代替受损炉衬工作的的一种新型炉衬修补方法。压入灌浆法可以在不停炉的情况下操作，利用高炉定期休风时间，在保持高炉热状态的情况下，从高炉外部对内衬进行定点式维修，维修结束即可恢复通风冶炼。这种方法可在不停产的情况下有效修补炉衬，但由于压浆法所形成的炉衬强度远远比不上原有砖衬，因此新炉衬非常容易被侵蚀，这就可能需要经常压浆操作来防止炉壳处温度过高，同时由于不同部位灌浆时压力控制不易，一旦操作失误就会引发事故。
1.2. 高炉压浆的好处
（1）缩短停炉时间 压浆操作可选择在高炉休风期间进行，一般与高炉定期维护检查相结合，如果情况紧急，还可以在高炉生产过程中进行短期的灌浆操作，无需降料线，从而可以缩短高炉的停产时间，节省高炉维护成本，保持高炉良好状态，达到增产增效的目的。
（2）施工方便灵活 由于无需降料线，所以压浆造衬施工不需要等到高炉出现险情后再专门安排检修造衬，而可以作为一种日常的高炉定期维护检修措施，避免造成巨大的损失。
（3）节省耐火材料 压入灌浆施工可以根据炉衬不同受损情况进行的局部造衬，一般不需大面积的修补，同时灌浆造衬可实现“定点施工”，从而节省大量的耐火材料。
（4）压入料可选择性大 压浆操作一般采用树脂结合的耐火材料，并可根据不同的灌浆部位及施工现场状况选择不同的压入料，与含水喷补料相比，其材料自身的特性与工作性能均有很大的提高。
1.3. 高炉压浆料的种类和要求
高炉压浆使用的耐火材料主要有两类：水性结合材料和树脂结合材料。水性结合材料主要由水玻璃、水泥、磷酸盐结合而成，其主要化学成分为Al2O3、Fe2O3、K2Na2、SiC，水性结合材料粘结强度较高，很容易粘附于冷却壁或未受损炉衬表面，但若修补时炉衬温度过高，材料内水分会迅速蒸发进而导致修补层容易脱落，造成修补效果不理想。以树脂为结合剂的材料，大多是由矾土、焦宝石、碳素组成，其主要成分为Al2O3、SiO2、SiC或MgO、固定碳。相对来说，水性结合剂对中小高炉比较实用，对于大型高炉，为了安全、高效以及提高修补料的利用率，多采用树脂结合剂材料。高炉压浆料的特性主要包括：
（1）具有良好的流动性，防止堵塞管道，以便于喷补/压入施工的顺利进行；
（2）具有在一定温度下快速硬化和凝结的能力，从而能在高炉炉温及炉衬余热的作用下迅速固化在残存砖衬和冷却壁周围；
（3）具有良好的烧结性以及较高的热态强度，在高温状态下，具有较好的结构强度、良好的热震稳定性、抗侵蚀性以提高砖衬的使用寿命；
（4）具有较低的线变化率，整体性好，从而使被修补衬体具有良好的体积稳定性；
（5）最好具有良好的再掘性，以方便下次喷补/灌浆时，原有压入料方便重新开孔或清孔。
2. 高炉灌浆的方法
2.1. 灌浆前的准备
首先，应进行现场勘查，对电偶或电容元件基本检测数据进行记录分析，以确认高炉炉壳发红或煤气泄漏位置，并充分掌握高炉炉体状况及现场操作环境。
然后，确认压入部位并选择施工方案：是对原压浆孔进行压浆还是重新开孔灌浆。
第三，准备压入施工机器设备和灌浆料。施工设备包括：耐高温截止球阀、连接管、电焊机、电钻、高炉喷灌压力机、输送橡胶管、软管接头等，准备压入料和压入设备的操作场地，并应具备防雨、防潮、防高温、防火条件。
最后，要制定压入时间计划。
2.2. 施工过程
（1）压入施工时间的确认。一般在炉壳温度急剧上升、局部出现发红现象或炉壳上出现裂纹（煤气泄漏）时，就应进行压入施工。为了确保施工安全，提高施工作业效率，施工应在高炉休风期间进行且休风时间最好不低于6 小时。若未在休风期间完成灌浆作业，可选择在休风期间开设压入孔并焊接压入短管、连接球阀等，在送风期间进行压入施工。
（2）压入泥浆试验。一般在正式进行压浆施工前，需进行压浆试验，目的是使被压入泥浆在压浆泵和管道中预先循环一下，以防止由于材料阻塞管道而间断施工，从而提高施工效率。
（3）压入孔位置的选取。一般在炉壳温度偏高区域的上方钻灌浆孔，防止灌浆液压力过大而将耐火砖推入到高炉炉内冶炼区域。压浆孔应在炉壳上以1孔/2m2 -2 孔/2m2 的密度设置，如果高炉投产时间不长，可适当降低开孔密度。若需要钻孔，则在选好开孔位置后用钻头在高炉外壳上钻出直径约45mm 的孔并在每个孔上焊接直径约38mm 长度为150mm 的短管。
（4）浆料加热。灌浆料在压入前，必须经过3—4 小时的加热软化以使其流动性能更好，降低灌浆过程中的阻力，从而达到良好的灌浆效果。
（5）灌浆孔清洗。灌浆孔的清理是影响施工质量与灌浆实际效果的关键因素。压入孔清理时，为了提高作业效率，可选用电动冲击钻清理；休风时间允许的情况下，也可采用人工作业方法清理。清理时要清除高炉炉壳内壁的压入料，并应将孔内杂物清理干净，保证压入料畅通的压入通道，提高灌浆效果。压入孔清理完毕后，应及时焊接带球阀的压浆短管，此时应将压浆短管插入经开口处理的压浆通道内，并满焊处理同时确保球阀处于关闭状态。
（6）灌浆孔蒸汽吹扫。通过蒸汽软管对灌浆短管进行蒸汽吹扫，对孔道预热。
（7）搅拌。施工时根据现场条件，按照搅拌箱的容量，选用合适的搅拌量。把灌浆料倒入搅拌料斗后，首先搅拌1min 左右，然后边搅拌边加入规定比例的粘结剂。在保证灌浆液流动性的前提下，应尽量少加粘结剂。此外，为了清除压入料中的块状物和其他杂物，应在搅拌料槽下方安装筛网防止压浆管道堵塞。
（8）设备预热。在清洗及蒸汽吹扫灌浆孔的同时，对灌浆设备及金属软管进行灌浆前试运行，倒入已达到温度的浆料，通过浆料的循环运转，使金属软管及浆料进一步加热，确保灌浆料温度达到要求。
（9）压入施工。将搅拌好的灌浆料倒入压力机料斗中，并将压力机输出管连接在高炉炉壳的压入孔上，打开球阀开关，启动压力机将灌浆料压入炉内受损处。一般采用低压-中压-高压的步骤压浆作业，具体的压力值跟高炉炉体容积及不同组成部位的材料有关。
2.3. 灌浆效果
（1）防止炉内砖衬进一步损坏；
（2）防止炉壳及冷却设备因过热而受损或变形；
（3）修补炉衬中的裂缝，防止煤气泄漏、砌体窜风；
（4）保持炉衬厚度，提高炉内设备利用率。
3. 宝钢高炉压浆实践（国内早期压浆技术）
宝钢高炉压浆是最早在中国进行压浆的技术案例。从1987年5月开始，宝钢高炉应用压浆技术护炉，延长高炉寿命、维持高炉正常生产。
3.1. 炉缸炉底压浆
高炉炉底压浆是软质压浆.所用压浆料为CC-3B炭糊，其成分为：灰分3%，挥发分37%，固定碳60%。从1987年5月19日至1988年9月，在1号（一代炉役）高炉铁口区域的不同部位开孔压桨，压入浆料计23.5t。
宝钢2 号高炉于1991 年6 月投产（一代炉役）。在1991 年12 月20 日定修时，开始对炉缸进行压浆。压浆对减少与防止铁口冒煤气效果同样良好.故高炉开工半年左右进行炉缸压浆对护炉大有好处.
3.2. 炉身硬质压浆料
根据日本高炉的实践，硬质压浆效果更好.所谓硬质压浆是压入料的成份有了改变，增加了Si02与C，外加粘结剂混合，在碾泥机内碾成一体，硬度较大，要求马夏值控制在2.1MPa 左右。由于硬度大，要求有硬质料压入机.这种压入机是一种高压泵，最大压力达18.8MPa. 压入部位也是炉身中、下部.当炉衬侵蚀到残存厚度200mm 左右，或铁皮温度大于250℃ 时，对这些部位的铁皮与炉衬开孔(注意要将炉衬钻通)，利用高压泵将硬质料压入炉内，在炉料的阻力下，压入料紧贴铁皮形成一层耐火层，而起到保护铁皮的作用。
3.3. 编者按
宝钢高炉作为中国国内最早采用压浆技术的一批高炉，在高炉炉身、炉缸炉底压浆方面进行了一系列的实践，为压浆技术在国内的迅速推广打开了局面。由于技术是从日本引进的，在压浆料、压浆设备等方面都严重依赖日本，随着高炉压浆技术的推广，压浆料和设备在国内也逐渐发展起来。目前，在国内存在很多的专门压浆的企业，但在压浆料和设备专利等方面，同国外还存在很大的差距。
4. 柳钢6号（1580m³）高炉灌浆
4.1. 灌浆前状态
在灌浆前，6号高炉的炉缸区域热电偶温度普遍出现了升高现象，炉基区域有煤气窜漏的现象，东西铁口窜煤气严重。
4.2. 施工及效果
（1）开孔：在热电偶位置的正下方开设灌浆孔，以保证浆料能够充分填充到冷却壁与炭砖之间的缝隙、炉缸炭砖的裂缝处及已经形成的煤气通道，炉缸区域共计开设灌浆孔9个。为了缓解炉基部位的煤气泄漏，在炉基区域开设灌浆孔9个。为了减弱东铁口的煤气泄漏，在东铁口的左右以及正上方开设灌浆孔3个。
（2）施工：①休风前将压浆机、输浆胶管、灌浆料、压浆管配件、阀门、工具材料等准备好。②休风后在预先确定好的高温区域使用专业开孔设备开孔，用电锤处理开设的灌浆孔，以保证灌浆料能够顺利压入冷却壁与炭砖之间以及炭砖环行裂缝之间的缝隙。③灌浆时，把搅拌好的灌浆料倒入料斗中，把灌浆机上的皮管接在高炉的灌浆孔上，通过硬连接使其紧密连接，开动灌浆机，将压入料压入高炉炉衬空隙部位。压浆的压力要控制在较高压力范围，要在8～10MPa 波动2～3 次，最后压力要达到10MPa，维持数分钟后才能终止。当完成一个孔的预定量后，应该停泵。④灌浆检修时间为30h，共计开孔20 个
4.3. 灌浆效果
经过灌浆维护后，热电偶处的温度下降非常明显，最高下降了100℃。铁口炉缸区域煤气气量经过检测明显降低，下降了200ppm。铁口区域的煤气泄漏情况转好，明火减弱。
图 热电偶温度降低情况
4.4. 编者按
柳钢6号高炉灌浆的重点在于炉缸区域的铁口附近，由于能够压浆进去，热电偶温度降低明显，同时，由于煤气通道被灌浆料堵住，铁口跑煤气现象得到有效控制。此外，此次压浆压入的位置是在冷却壁热面与碳砖之间，如果高炉炉体结构设计不存在这个部位，即无填料层，不建议压浆；高炉冶炼后期，计算侵蚀残余厚度＜250mm的炉缸部位也不建议压浆，防治将内部碳砖破坏，造成铁水烧出。
5. 济钢1750m³高炉在线压浆技术
高炉在线压浆技术涉及复杂的安全防护、计算等，是高炉压浆技术的难点。2009年7月l日，首先在济钢3号1750m3高炉试验取得成功;随后，于7月16日和7月27日分别在2号1750m³、3号1750m³高炉实施。通过济钢1750m³高炉在线灌浆试验的成功，找出了在正常生产过程中对炉缸进行在线灌浆的可行性办法，实现每半月进行一次生产中在线炉缸灌浆，能有效地消除了炉缸砖衬间的间隙，这样就提高了炉缸冷却系统的冷却效果，减缓了炉缸砖衬的侵蚀，对延长高炉的使用寿命起到了积极的作用。
5.1. 灌浆料的选择
根据高炉炉缸及炉身等部位耐火材料的性能，灌浆用浆料必须具备以下基本性能: 首先应具有良好的流动性和压人施工性能，便于压人施工的顺利进行;其次，灌浆泥料的膨胀系数、导热系数等应跟炭砖耐材基本相似。
表 炉缸碳砖性能
5.2. 灌浆操作
( 1 )浆料加热。碳胶在压入前，必须经过3 -4h的加温软化，从而使其流动性能好，再加上原有碳胶过教过厚，灌浆软管的过长，就影响了碳胶的流动性，导致压入时压力上升所以对浆料的温度纳入管理。浆料的温度对浆料在灌浆软管内的强降与流动性至关重要，提高浆料温度，降低灌浆料过程中的阻力，加热温度不够，影响灌浆效果和灌浆速度，所以碳胶温度必须保持80 – 90℃，这样浆料才能够有良好的流动性。
(2) 灌浆孔清孔：灌浆孔是1根焊接在炉哇上的金属短管，长期受到炉缸洒水的冷却，使短管内的原有碳胶凝固变硬，将灌浆孔堵死，从而导致在浆料压入时，压力增大，无法压入，所以对炉缸周围的所有灌浆孔必须进行清孔。清孔前对工作区域进行煤气浓度测量<25×10-6时正常进行，当>25×10-6时必须带好空气呼吸器。穿戴好防护用品，选好站位，避开灌浆孔正面，缓慢打开灌浆孔阀门，使用专用工具对灌浆孔进行由外到内清除管道内的粘接物，清孔深度直达砖衬。
(3 )灌浆孔蒸汽吹扫。选好站位，避开正面，通过蒸汽软管对灌浆短管进行蒸汽吹扫，对孔道预热。
（4）设备预热。在清孔及蒸汽吹扫的同时，对灌浆设备及金属软管进行灌浆前试运转，倒入己加热达到温度的浆料，开启灌浆泵的加热功能，通过浆料的循环运转，使金属软管及浆料得到进一步加热，确保浆料温度达到要求。
（5）进行灌浆。灌浆时的压入顺序时由下至L 一层隔一层，一孔隔一孔的顺序，循环压入的方法。根据炉前灌浆人员的指令，对已经过蒸汽吹扫的灌浆孔进行灌浆。由操作人员放下金属软管，连接灌浆孔，旋紧连接口，先打开金属软管阀门，再打开灌浆孔阀门。再次确认阀门开闭状态，确认无误，远离灌浆孔区域，通知操作压浆泵的工作人员，可以灌浆。操作者接到指令后，确认可以压浆，炉前监护人员一起眼睛盯着压力表，推动压浆操纵杆稳定前进.压力低于2.5 MPa 且返料管没有返料，表示浆料已经压入。在浆料倒人灌浆机之前，浆料必须用愤拌机搅拌均匀，防止人为增加灌浆阻力，压力上升超过2.5 MPa 时，拉下压浆操纵杆，停止灌桨，关闭灌浆设备，并卸压同时通知炉缸灌浆人员接上一个灌浆孔。周而复始，直到所有的灌浆孔都灌过，可然并不是所有的灌浆孔都能灌入浆料，重点部位在侧壁温度较高的区域。
(6 )记录。在灌浆过程中，对每次灌入的浆料温度、数量、压力值及其变化、时间、灌浆孔编号记录在案，有助于调整下一次灌浆方案和进程。
(7) 结束收尾。灌浆结束后，检查炉缸内每个灌浆孔的阀门及阀头，确保全部关严，无遗漏。对现场所记录的数据进行整理，备案，总结本次灌浆过程中的优点和缺点，优点加以保留，缺点在下次中改进。对灌浆现场进行整理整顿，做好'6S'工作。
5.3. 灌浆效果
表 灌浆效果
灌浆之后，各热电偶温度均有所降低，降低幅度达到100℃以上，部分热电偶在降低之后出现回升，但总体反应不高于原有最高点。
5.4. 编者按
高炉在线灌浆技术弥补了原有的停风灌浆操作的弊端，能够最大程度的实现高炉炉缸的安全。高炉在线灌浆的首要工作是保证安全的气体下进行作业，因此，不同高炉炉缸环境，根据实际情况进行安排灌浆。后续在莱钢也进行了在线压浆，炉缸热电偶温度也有明显降低。
6. 唐钢1号高炉（1260m³）炉身下部压浆造衬
6.1. 高炉概述
唐钢二炼铁厂1号高炉l260m3炉体采用了全冷却壁的冷却结构和软水密闭循环冷却工艺，于1989年9月点火投产。由于六、七层冷却壁凸台大量损坏及冷却壁水管损坏比较集中，使得该部位的冷却强度降低。1993年元月1日开始发生炉皮烧穿事故。虽然采取了炉皮喷水措施，但炉腰及炉身下部炉皮开裂、烧穿仍比较频繁。仅上半年就因炉皮烧穿或严重开裂5次休风处理，共计休风424min。此外，炉皮开裂漏煤气现象相当严重，使高炉的安全正常生产受到严重威胁。为了杜绝炉皮开裂、烧穿现象的发生.唐钢研究开发了新型灌浆造衬技术，并决定在二铁厂1号高炉炉身下部实施。
6.2. 造衬方法
1)造衬与加装冷却器相结合，使冷却器能完全处于造衬料紧密包裹之中。一方面，冷却器在造衬料的保护下可避免煤气流的冲刷，延长使用寿命;另一方面，造衬料在冷却器的冷却作用下可延缓侵蚀。
(2) 合理的造衬枪结构能使造衬料合理分流。单孔造衬料压入量多、扩展面大、分布均匀、使用寿命长，能有效地保护炉皮。
(3) 该造衬技术简单合理，一般8h短期休风机会即可实施。
(4) 所采用的造衬材料和造衬设备能满足大、中型高炉的造衬需要。
图 压浆造衬及冷却器安装示意图
6.3. 效果
从现场观察情况看:造衬料能在造衬孔周围500mm的半径范围内紧贴炉皮形成200mm厚的致密的纯造衬料层。选用优质的造衬材料，使新炉衬使用7个月后仍具有足够的强度。唐钢1号高炉自1993年7月份采用此技术，两年来，基本上杜绝了炉皮开裂、烧穿现象的发生，冷却壁的损坏也得到了相应控制。炉腰及炉身下部安装的冷却器至今无一损坏，同一部位也未进行过重复造衬。
6.4. 编者按
高炉冷却壁的损坏是高炉中修的主要原因。通过炉身下部造衬技术，可以实现对冷却壁寿命的延长。但此种修复技术，需要配合冷却设备的安装，因此，需要根据高炉的实际冷却壁破损情况，合理安排造衬。
7. 总结
高炉长寿冶炼的实现先天在于设计和和材料，施工质量是关键，而日常操作维护是后天维护的常用和主要手段。高炉炉体由炉身、炉腰、炉腹、炉缸和炉底各部位，由于其不同的原因，出现串气、发红、高温、烧出等异常的可能性都存在，一般炉身、炉腰、炉腹冷却壁的破损标志着高炉中修的开始，而炉缸炉底的烧出和安全状态终结意味着一代炉役的终结。作为日常高炉长寿维护的主要手段，压浆/灌浆技术能够在一定程度上封堵煤气通道，同时也能实现炉体造衬，对于延长高炉使用寿命，规整高炉操作炉型具有重要的意义。
除了在合适的材料选择外，压浆位置的判断和选择，压浆压力的控制以及在压浆过程中压入完成标准的控制都对压浆效果有明显的影响。
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