今年8月上旬，在烟台市举行的全国炼钢—连铸技术研讨会上，北京联合荣大工程材料股份有限公司（以下简称联合荣大）董事长章荣会博士做的《环保型“水基”转炉大面自流料应用技术》学术报告，引起了与会代表的关注。
传统转炉补炉料烧结污染治理改造刻不容缓
章荣会指出，转炉处在炼钢生产流程的中心，是钢厂的主要设备之一。转炉的装料侧、出钢侧和炉底的耐火材料长期处在高温状态下，并受到机械力冲击和炉渣的反复侵蚀，其结构极易遭到破坏。目前，国内外的大多数转炉每炼钢8炉次~10炉次就必须进行炉底和大面修补。而耳轴部分以及其他大面自流料修补不到的位置，通常采用喷补的方式进行修补。现阶段沥青/树脂结合的大面自流料被广泛用于大面及炉底修补，而转炉喷补作业则大多采用干法进行。
随着国家环保事业的不断发展，相关部门对钢铁企业的污染物控制越来越严格，常规转炉补炉料烧结过程的有害烟气排放问题受到更多重视。
在我国，绝大多数转炉修补依然采用以沥青/树脂做结合剂的大面自流料，该料直接投入炉内，在高温作用下，沥青/树脂熔化，赋予材料较好的流动性能，迅速在目标修补区域铺展开，一般1吨料烧结40分钟~60分钟，一般修补一次能够使用8小时或更长时间，目前国内大多数转炉炉役中后期每炼钢8炉次～10炉次就必须进行炉底和大面的修补。传统转炉大面补炉料含有15%左右的沥青、焦油或树脂，烧结时间过长，补炉一次吨料耗时40分钟～60分钟，烧结烟气含有大量苯并芘及其他多环芳烃类有毒有害物质，严重污染环境，危害人体健康。
但是，近几年在国内，由于冶金行业发展形势的持续低迷，钢铁企业为追求利润，产品结构正在由普碳钢向高附加值的低碳和超低碳钢等品种方向调整，生产工艺的改变相应导致转炉对维护耐材的要求不断提高，再加上目前各大钢厂纷纷增加了转炉废钢使用量，使得当前炉内的耐火材料使用环境进一步恶化，使用寿命不断缩短。高温钢和特钢的大量冶炼要求转炉大面修补料使用寿命进一步延长，并实现无碳无杂质，对钢水零污染。
生产中的难题就是联合荣大研发课题
章荣会介绍道，生产中的难题就是联合荣大的研发课题。生产实践已经证明，联合荣大研发的环保型无碳“水基”转炉大面自流料及配套工艺和设备，可解决目前传统沥青/树脂结合转炉大面自流料烧结时间过长，烧结过程释放有毒有害烟气污染环境、危害人体健康，以及偏硅酸纳结合大面自流料寿命过短等问题。其优点可归纳为以下几点：一是材料绿色环保，烧结过程不释放有毒有害烟气；二是1吨材料烧结时间可缩短至20分钟以内；三是使用寿命可以达到传统材料的2倍~3倍；四是搅拌后可使用性保持时间≥3小时。
该环保型“水基”转炉大面自流料以高纯镁砂或电熔镁砂为主要原料，采用无机环保液体结合剂，并含超微粉、分散剂、低温和高温流平剂以及黏结剂等，在最大幅度降低液体加量的同时具备较高的热态自流性、高温热折性能和耐冲刷强度，且无碳环保无污染。
与传统转炉大面修补料使用方式不同，该环保型“水基”大面自流料使用前需要现场进行搅拌。搅拌好的材料通过料斗倾倒入炉内，一次摇动炉体至适当角度，停留一段时间，待材料烧结完毕，即可投入生产使用。
该环保型“水基”大面自流料入炉后，摇炉至合适位置，材料在炉内即进行自流铺展并开始固化烧结，固化时会有少量的水蒸气逸出现象。但与传统有机结合补炉料不同的是，烧结全程无任何污染性的烟气现象产生。一般正常炉温情况下，吨料烧结时间不大于20分钟。
该环保型“水基”转炉大面自流料已在国内多家钢厂的大、中、小型转炉上进行了实践应用。实际效果表明，该料能够充分改善转炉前、后大面及炉底的使用工况，完全达到了预期水平，得到了客户的广泛认可。该料的寿命基本达到了传统有机结合补炉料使用寿命的3倍或以上，大幅降低了炉前耐火材料消耗量，而且缩短了烧结时间，提高了转炉生产作业率。
看效果不能算小账要算大账
尽管该自流料推广势头开局良好，但也遇到不小阻力。其主要原因就是其销售价格是传统自流料的3倍，一些钢厂采购部门以必须降低采购成本为由不愿采用。为此，章荣会为钢厂算了一笔经济账：
以国内某厂5座130吨转炉为例，每座转炉每天出钢约38炉，每炉出钢145吨，全炉役炉龄约12000炉，与传统大面料相比，以一炉役计算，该自流料带来的直接及间接经济效益如下：
单炉全炉役补炉时间从传统的40000分钟缩短到2700分钟，减少补炉时间37300分钟，约合26天，按0.8时间利用系数计算，可望增产11.5万吨钢。而大面料消耗也同时从1000多吨下降到200多吨。
5座炉子合起来计算的补炉时间减少约130天，可望增产55万吨以上。
现阶段粗钢产量按8亿吨估算，传统大面料消耗约48万吨~64万吨，采用新型“水基”大面料，由于使用寿命的延长，修补次数将减少为原来的1/3左右，即可节约资源32万吨~42万吨，同时将少消耗沥青和焦油等有毒有害物质6.2万吨~9.6万吨。在不增加社会投资的前提下，因烧结时间短和修补次数少而节约的时间将使钢产量增加7%~8%，约6000万吨。同时，转炉修补不再冒黑烟，渣排放量也相应减少30万吨~40万吨，真正实现环保、减排、增产、增效，经济及社会价值显著。
广阔的推广应用前景
章荣会认为，随着环保要求越来越严，冶金行业在这个大趋势的推动下，必然会向无碳环保型材料需求转变。该成果将能使转炉前后大面及炉底维护材料更进一步适应复杂的低碳和超低碳等品种钢、转炉炼钢冶炼工艺，有利于协助推进炼钢企业的产品生产由低技术水平、低利润向高附加值的低碳和超低碳钢等品种钢方向转变，有利于改善钢铁企业经营状况，提高市场竞争力，具有广泛的市场前景。
章荣会还客观地谈到了该自流料目前存在的主要问题：一是材料需要现场加液体进行搅拌，较传统材料直接投料方式多了一道工序；二是目前的自流补炉方式还不能修补耳轴部位，依然需要部分贴补或投补来解决问题。
为此，联合荣大已着手研制转炉遥控湿法喷注工艺，结合其在耐火材料湿法喷注技术方面的优势，准备开发一种适用于转炉内衬各部位热态修补的转炉遥控湿法喷注车。据章荣会介绍，该设备已经过多轮方案修订，并在联合荣大研究院完成多次冷态喷注验证，近期将投放市场。新型转炉遥控湿法喷注车将重新定义转炉修补：补炉操作工人手持遥控操器，操控可以多维度运动的水冷长枪，将搅拌好的环保水基修补料喷补到转炉内任何部位，补炉操作工将不再有高温辐射的恶劣工作环境。耳轴与透气砖周边甚至出钢口等部位的修补将可实现定点定向。
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