湿法喷涂结题汇报课件

目录一、项目概况二、研制内容三、形成的技术与创新点四、应用情况

目录一、项目概况1一、项目概况

工业炉衬湿法喷涂工艺是美国、日本、德国等少数发达国家近些年成功开发的炉衬喷涂新工艺，它是将不定形耐火材料直接喷涂在相应的炉壁或构筑物上，它具有施工体质量好、凝固快、粉尘少、回弹率低、机械自动化程度高、施工工期短等显著优点，能适用于各种工业炉窑内衬的喷涂作业。一、项目概况工业炉衬湿法喷涂工艺是美国、日本、2

我公司于2009年1月开始进行市场调研，发现我国湿法喷涂技术处于研究和起步阶段，仅有为数不多的企业掌握和能应用该技术，且全部是外资企业，知识产权由国外企业掌握，因此湿式喷涂工艺在国内有着很大的市场潜力。

2009年5月，上海宝冶集团有限公司“冶炼工业炉长寿化快速修复技术—湿法喷涂工艺研究”项目正式启动，并获得2009年财政部批准中央级施工企业科研项目。我公司于2009年1月开始进行市场调研，发现3

通过一年的技术研发，我们从工艺、材料、设备等方面，都取得了巨大突破：研制出适合国内工业炉的湿法喷涂工艺；研制出适合于不同炉况的湿法喷涂料；研制出大功率湿法喷涂机。

2010年5月至今，我们完成湿法喷涂工程7项，累计喷涂360余吨，并达到良好的应用效果。在此期间，我们完成专利申报1项，中冶集团科技成果鉴定1项，企业工法1部

通过一年的技术研发，我们从工艺、材料、设备等4二、研制内容1湿法喷涂工艺2湿法喷涂料研制3湿法喷涂设备引进及改进和创新

二、研制内容1湿法喷涂工艺51湿法喷涂工艺技术工艺的模型

1湿法喷涂工艺技术工艺的模型62湿法喷涂料研制1颗粒级配的研究2湿法喷涂料结合剂的选用3湿法喷涂料的外加剂

4减水剂的选用5湿法喷涂料的促凝剂的选用6湿法喷涂材料施工性能7材料可使用时间（初凝、促凝时间）8不同结合剂对湿法喷涂材料性能的影响2湿法喷涂料研制1颗粒级配的研究71颗粒级配的研究象所有陶瓷材料一样，湿法喷涂料也具有粒度分布的特征。与使用粒度单一的料相比，有助于取得较好的堆积性能。除了堆积性能以外，粒度分布还影响湿法喷涂料的流动性、显气孔率以及强度。

1颗粒级配的研究8

粒度三角形图示

显气孔率与粒度分布之间的关系

流动性与粒度的关系湿法喷涂料的流动能力粒度三角形图示显气孔率与粒度分布之间的关系流动性与粒9颗粒级配的计算

Andreassen粒度分布方程。式中：CPFT-----指小于某粒度的累计百分数

d-----是最小颗粒尺

D----是最大颗粒尺寸（即临界粒度）

q-----是指分布系数（为了获得最佳堆积方式，q值应为0.2-0.3，湿法喷涂材料q值控制在0.21～0.26之间才具备有较好的流动值）取不同q值时料的粒度分布(材料最大粒径3mm)粒度范围q=0.21q=0.22q=0.23q=0.24q=0.25q=0.263-1mm20.6%21.5%22.3%23.1%24.0%24.8%1-0.5mm10.8%11.1%11.5%11.9%12.3%12.7%0.5-0.125mm17.3%17.7%18.1%18.5%18.9%19.4%0.125-0.045mm9.9%10.0%10%10.1%10.1%10.2%<0.045mm41.2%39.7%38.1%36.6%35.2%33.7%颗粒级配的计算Andreassen粒度分布方程。取不同q值102湿法喷涂料结合剂的选用

湿法喷涂料通常使用铝酸钙水泥作为结合剂。在常温下，水泥与水混合时、水泥粒子在水中经过水解→沉淀析出水化物和凝胶而产生结合作用，如铝酸钙水泥(CaO·Al2O3，CaO·2Al2O3)加水混合后，发生水解和水化反应，析出六方片状或针状水化物CaO·Al2O3·10H2O(CAH10)和2CaO·Al2O3·8H2O(C2AH8)，或立方粒状水化物3CaO·Al2O3·6H2O(C3AH6)，和氧化铝凝胶体(Al2O3gel)，形成凝聚－结晶网而产生结合。纯铝酸钙水泥的水化反应示意图2湿法喷涂料结合剂的选用湿法喷涂113湿法喷涂料的外加剂

为使材料达到所需的施工性能和物理性能，需加入一定量的外加剂。湿法喷涂料的外加剂主要包括减水剂（分散剂）、缓凝剂、防爆剂等。减水剂的作用在于保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下，能显著降低拌合用水量；缓凝剂能延缓耐火浇注料凝结与硬化时间的物质；防爆剂的作用在于防止湿法喷涂料急速烘干时出现爆裂的现象。3湿法喷涂料的外加剂为使材料达到所需的施工性12

由上图可以看出，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、复合磷酸钠、木质磺酸钙的最佳加人量分别为：0.2%、0.15%、0.15%、0.20%，此时材料对应的粘度达到最低，流动性最好。对比发现磷酸盐减水剂在较低加人量时就能起到良好的减水效果，在本试验条件下，六偏磷酸钠是最理想的分散剂，且最佳加人量为0.15%。减水剂的种类和数量与材料流动值的关系4减水剂的选用由上图可以看出，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、135湿法喷涂料的促凝剂的选用用铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料所用的促凝剂多数为碱性化合物图8制取的促凝剂进行促凝实验制取的促凝剂进行促凝实验5湿法喷涂料的促凝剂的选用用铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料所用146湿法喷涂材料施工性能台式振动实验法实验装置材料的自流值和流动值的测定过程模型6湿法喷涂材料施工性能台式振动实验法实验装置材料的自流值15湿法喷涂材料流动性实验过程

湿法喷涂材料流动性实验过程167材料可使用时间（初凝、促凝时间）

检测耐火材料的初凝时间的设备Pt100材料初凝时间测定记录仪7材料可使用时间（初凝、促凝时间）检测耐火材料的初178不同结合剂对湿法喷涂材料性能的影响图1不同温度处理后对耐压强度的影响图2不同温度处理后对抗折强度的影响图3不同温度处理后对显气孔率的影响

图1表示的是材料分别加入CA-70、CA-75、CA-80后再经110℃、1000℃、1400℃处理后耐压强度的变化，图2为抗折强度的变化，图3为显气孔率的变化。通过比较分析可以明显的看出加入CA-75时，材料的耐压强度和抗折强度相对较高，显气孔率相对较小，所以湿法喷涂料采用CA-75作为结合剂时性能较好。8不同结合剂对湿法喷涂材料性能的影响图1不同温度处理后对耐18SiO2微粉的加入量对粘度的影响8.1硅微粉对湿法喷涂材料粘度和流动性的影响

SiO2微粉的加入量对流动值的影响硅微粉由2%增加到4%时，湿法喷涂材料加水量由8.2%减少至7.6%，其中使用硅微粉A的浇注料振动流动性基本不变，而使用硅微粉B的浇注料振动流动性还有较大幅度提高。当基质泥浆中加入2%的硅微粉时，体系的粘度大幅度降低。SiO2微粉的加入量对粘度的影响8.1硅微粉对湿法喷涂材料粘198.2不同加入量的硅微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同硅微粉的加入量对加水量的影响

不同硅微粉的加入量对耐压强度的影响不同硅微粉的加入量对抗折强度的影响

硅微粉的加入越多，其加水量越少，当加入量为从0增加到2%时其加水量急剧减少，在加入量为4%或6%时加水量变化较小。硅微粉的耐压强度随着加入量的增加而增大，在硅微粉的加入量达到6%时，耐压强度可达到最大值。硅微粉的加入量对其抗折强度的影响，当经110℃处理后其抗折强度在加入量为6%是达到最大，而经1400℃处理后其抗折强度有所波动，加入4%的效果较为理想。8.2不同加入量的硅微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同硅微粉的208.3不同加入量的铝微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同铝微粉的加入量对加水量的影响

不同铝微粉的加入量对耐压强度的影响不同铝微粉的加入量对抗折强度的影响

铝微粉的加入越多，其减水效果越不明显，当加入量为从0增加到2%时其加水量有所减少，在加入量为4%或8%时加水量呈增大的趋势。铝微粉的耐压强度基本随着加入量的增加而增大，且在铝微粉的加入量为4%和6%时，其耐压强度变化不明显。铝微粉的加入量对其抗折强度的影响，当铝微粉的加入量在2%时，材料经不同温度处理后其抗折强度成下降的趋势，而后随着铝微粉加入量的增大而增大。综上分析可得出结论，铝微粉的最佳加入量选为6-7%。8.3不同加入量的铝微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同铝微粉的21目前所研究配置的湿法喷涂料主要适用部位为高炉的炉内造衬，所以骨料将高铝矾土改为莫来石质。由于莫来石有着良好的性能，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点，是一种优质的耐火材料。所以高炉炉内造衬湿法喷涂料的骨料使用莫来石质将很大的程度提高材料的性能，延长其使用寿命。应用于高炉内衬造衬的湿法喷涂材料的基本的配方，如下表所示。原料名称型号规格百分比，%莫来石705-0mm59特级焦宝石5-3mm97-SiC200目8活性Al2O3微粉2微米596-艾肯硅微粉7结合剂CA-757分散剂六偏磷酸钠0.15缓凝剂柠檬酸0.005防爆剂防爆纤维0.0512湿法喷涂料配方的确定目前所研究配置的湿法喷涂料主要适用部位为高炉的炉内造衬，所以22湿法喷涂试验喷涂水冷梁模型

不同温度处理后的断面照片

湿不同温度处理后的断面照片23小功率（吐出量小）螺杆式泵大功率（吐出量大）液压活塞式泵

3湿法喷涂设备引进及改进和创新小功率（吐出量小）螺杆式泵大功率（吐出量大）液压活塞式泵324促凝剂泵创新

第一代促凝剂泵

新研制促凝剂泵-专利技术促凝剂泵创新第一代促凝剂泵新研制促凝剂泵-专25喷嘴的创新

输送管路的创新

传统50或38，硬管，管接头，卡箍。

喷嘴的创新输送管路的创新传统50或38，硬管，管接头，卡26三、形成的技术与创新点1、专利2、科技成果3、工法

三、形成的技术与创新点1、专利271、专利实用新型专利：湿法喷涂促凝剂加入量控制装置1、专利实用新型专利：湿法喷涂促凝剂加入量控制装置281-计量泵2-调节阀3-连接法兰4-计量桶5-缓脉冲装置6-压力表7-玻璃旋转流量计8-精微调节阀9-单向阀10-排气阀11-进气阀12-压力表

1-计量泵2-调节阀3-连接法兰4-计量桶292、科技成果2009年11月完成《工业炉湿法喷涂技术》中冶集团科技成果鉴定

鉴定会在热情洋溢的讨论中顺利进行，鉴定委员会听取了课题组的汇报，审阅了提供的全部技术资料，认为《工业炉湿法喷涂技术》成果鉴定资料齐全，数据可靠，符合中冶科技成果鉴定要求，经评审，鉴定委员会一致认为该技术成果达到国内领先水平，并提出了更高的期望。2、科技成果2009年11月完成《工业炉湿法喷涂技术》中冶集30召开成果鉴定会召开成果鉴定会31成果鉴定书成果鉴定书32湿法喷涂结题汇报课件333、工法编制完成《工业炉不定型材料湿法喷涂工法》企业工法，2010年8月申报部级工法。

3、工法编制完成《工业炉不定型材料湿法喷涂工法》企业工法，234四、应用情况1）江苏南钢高炉湿法喷涂造衬95吨（2009年4月）2）江苏南钢热风炉湿法喷涂造衬15吨（2009年7月）3）江苏长强1#高炉湿法喷涂造衬25吨（2009年12月）4）福建三安2座高炉湿法喷涂造衬130吨（2010年3月）5）上钢一厂VOD包盖湿法喷涂20吨（2010年4月）6）浦钢安全煤气管道湿法喷涂45吨（2010年7月）7）沙钢高炉大修湿法喷涂30吨（2010年6月）合计:360吨四、应用情况1）江苏南钢高炉湿法喷涂造衬35应用证明：应用证明：36目录一、项目概况二、研制内容三、形成的技术与创新点四、应用情况

目录一、项目概况37一、项目概况

工业炉衬湿法喷涂工艺是美国、日本、德国等少数发达国家近些年成功开发的炉衬喷涂新工艺，它是将不定形耐火材料直接喷涂在相应的炉壁或构筑物上，它具有施工体质量好、凝固快、粉尘少、回弹率低、机械自动化程度高、施工工期短等显著优点，能适用于各种工业炉窑内衬的喷涂作业。一、项目概况工业炉衬湿法喷涂工艺是美国、日本、38

我公司于2009年1月开始进行市场调研，发现我国湿法喷涂技术处于研究和起步阶段，仅有为数不多的企业掌握和能应用该技术，且全部是外资企业，知识产权由国外企业掌握，因此湿式喷涂工艺在国内有着很大的市场潜力。

2009年5月，上海宝冶集团有限公司“冶炼工业炉长寿化快速修复技术—湿法喷涂工艺研究”项目正式启动，并获得2009年财政部批准中央级施工企业科研项目。我公司于2009年1月开始进行市场调研，发现39

通过一年的技术研发，我们从工艺、材料、设备等方面，都取得了巨大突破：研制出适合国内工业炉的湿法喷涂工艺；研制出适合于不同炉况的湿法喷涂料；研制出大功率湿法喷涂机。

2010年5月至今，我们完成湿法喷涂工程7项，累计喷涂360余吨，并达到良好的应用效果。在此期间，我们完成专利申报1项，中冶集团科技成果鉴定1项，企业工法1部

通过一年的技术研发，我们从工艺、材料、设备等40二、研制内容1湿法喷涂工艺2湿法喷涂料研制3湿法喷涂设备引进及改进和创新

二、研制内容1湿法喷涂工艺411湿法喷涂工艺技术工艺的模型

1湿法喷涂工艺技术工艺的模型422湿法喷涂料研制1颗粒级配的研究2湿法喷涂料结合剂的选用3湿法喷涂料的外加剂

4减水剂的选用5湿法喷涂料的促凝剂的选用6湿法喷涂材料施工性能7材料可使用时间（初凝、促凝时间）8不同结合剂对湿法喷涂材料性能的影响2湿法喷涂料研制1颗粒级配的研究431颗粒级配的研究象所有陶瓷材料一样，湿法喷涂料也具有粒度分布的特征。与使用粒度单一的料相比，有助于取得较好的堆积性能。除了堆积性能以外，粒度分布还影响湿法喷涂料的流动性、显气孔率以及强度。

1颗粒级配的研究44

粒度三角形图示

显气孔率与粒度分布之间的关系

流动性与粒度的关系湿法喷涂料的流动能力粒度三角形图示显气孔率与粒度分布之间的关系流动性与粒45颗粒级配的计算

Andreassen粒度分布方程。式中：CPFT-----指小于某粒度的累计百分数

d-----是最小颗粒尺

D----是最大颗粒尺寸（即临界粒度）

q-----是指分布系数（为了获得最佳堆积方式，q值应为0.2-0.3，湿法喷涂材料q值控制在0.21～0.26之间才具备有较好的流动值）取不同q值时料的粒度分布(材料最大粒径3mm)粒度范围q=0.21q=0.22q=0.23q=0.24q=0.25q=0.263-1mm20.6%21.5%22.3%23.1%24.0%24.8%1-0.5mm10.8%11.1%11.5%11.9%12.3%12.7%0.5-0.125mm17.3%17.7%18.1%18.5%18.9%19.4%0.125-0.045mm9.9%10.0%10%10.1%10.1%10.2%<0.045mm41.2%39.7%38.1%36.6%35.2%33.7%颗粒级配的计算Andreassen粒度分布方程。取不同q值462湿法喷涂料结合剂的选用

湿法喷涂料通常使用铝酸钙水泥作为结合剂。在常温下，水泥与水混合时、水泥粒子在水中经过水解→沉淀析出水化物和凝胶而产生结合作用，如铝酸钙水泥(CaO·Al2O3，CaO·2Al2O3)加水混合后，发生水解和水化反应，析出六方片状或针状水化物CaO·Al2O3·10H2O(CAH10)和2CaO·Al2O3·8H2O(C2AH8)，或立方粒状水化物3CaO·Al2O3·6H2O(C3AH6)，和氧化铝凝胶体(Al2O3gel)，形成凝聚－结晶网而产生结合。纯铝酸钙水泥的水化反应示意图2湿法喷涂料结合剂的选用湿法喷涂473湿法喷涂料的外加剂

为使材料达到所需的施工性能和物理性能，需加入一定量的外加剂。湿法喷涂料的外加剂主要包括减水剂（分散剂）、缓凝剂、防爆剂等。减水剂的作用在于保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下，能显著降低拌合用水量；缓凝剂能延缓耐火浇注料凝结与硬化时间的物质；防爆剂的作用在于防止湿法喷涂料急速烘干时出现爆裂的现象。3湿法喷涂料的外加剂为使材料达到所需的施工性48

由上图可以看出，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、复合磷酸钠、木质磺酸钙的最佳加人量分别为：0.2%、0.15%、0.15%、0.20%，此时材料对应的粘度达到最低，流动性最好。对比发现磷酸盐减水剂在较低加人量时就能起到良好的减水效果，在本试验条件下，六偏磷酸钠是最理想的分散剂，且最佳加人量为0.15%。减水剂的种类和数量与材料流动值的关系4减水剂的选用由上图可以看出，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、495湿法喷涂料的促凝剂的选用用铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料所用的促凝剂多数为碱性化合物图8制取的促凝剂进行促凝实验制取的促凝剂进行促凝实验5湿法喷涂料的促凝剂的选用用铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料所用506湿法喷涂材料施工性能台式振动实验法实验装置材料的自流值和流动值的测定过程模型6湿法喷涂材料施工性能台式振动实验法实验装置材料的自流值51湿法喷涂材料流动性实验过程

湿法喷涂材料流动性实验过程527材料可使用时间（初凝、促凝时间）

检测耐火材料的初凝时间的设备Pt100材料初凝时间测定记录仪7材料可使用时间（初凝、促凝时间）检测耐火材料的初538不同结合剂对湿法喷涂材料性能的影响图1不同温度处理后对耐压强度的影响图2不同温度处理后对抗折强度的影响图3不同温度处理后对显气孔率的影响

图1表示的是材料分别加入CA-70、CA-75、CA-80后再经110℃、1000℃、1400℃处理后耐压强度的变化，图2为抗折强度的变化，图3为显气孔率的变化。通过比较分析可以明显的看出加入CA-75时，材料的耐压强度和抗折强度相对较高，显气孔率相对较小，所以湿法喷涂料采用CA-75作为结合剂时性能较好。8不同结合剂对湿法喷涂材料性能的影响图1不同温度处理后对耐54SiO2微粉的加入量对粘度的影响8.1硅微粉对湿法喷涂材料粘度和流动性的影响

SiO2微粉的加入量对流动值的影响硅微粉由2%增加到4%时，湿法喷涂材料加水量由8.2%减少至7.6%，其中使用硅微粉A的浇注料振动流动性基本不变，而使用硅微粉B的浇注料振动流动性还有较大幅度提高。当基质泥浆中加入2%的硅微粉时，体系的粘度大幅度降低。SiO2微粉的加入量对粘度的影响8.1硅微粉对湿法喷涂材料粘558.2不同加入量的硅微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同硅微粉的加入量对加水量的影响

不同硅微粉的加入量对耐压强度的影响不同硅微粉的加入量对抗折强度的影响

硅微粉的加入越多，其加水量越少，当加入量为从0增加到2%时其加水量急剧减少，在加入量为4%或6%时加水量变化较小。硅微粉的耐压强度随着加入量的增加而增大，在硅微粉的加入量达到6%时，耐压强度可达到最大值。硅微粉的加入量对其抗折强度的影响，当经110℃处理后其抗折强度在加入量为6%是达到最大，而经1400℃处理后其抗折强度有所波动，加入4%的效果较为理想。8.2不同加入量的硅微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同硅微粉的568.3不同加入量的铝微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同铝微粉的加入量对加水量的影响

不同铝微粉的加入量对耐压强度的影响不同铝微粉的加入量对抗折强度的影响

铝微粉的加入越多，其减水效果越不明显，当加入量为从0增加到2%时其加水量有所减少，在加入量为4%或8%时加水量呈增大的趋势。铝微粉的耐压强度基本随着加入量的增加而增大，且在铝微粉的加入量为4%和6%时，其耐压强度变化不明显。铝微粉的加入量对其抗折强度的影响，当铝微粉的加入量在2%时，材料经不同温度处理后其抗折强度成下降的趋势，而后随着铝微粉加入量的增大而增大。综上分析可得出结论，铝微粉的最佳加入量选为6-7%。8.3不同加入量的铝微粉对湿法喷涂材料性能的影响不同铝微粉的57目前所研究配置的湿法喷涂料主要适用部位为高炉的炉内造衬，所以骨料将高铝矾土改为莫来石质。由于莫来石有着良好的性能，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点，是一种优质的耐火材料。所以高炉炉内造衬湿法喷涂料的骨料使用莫来石质将很大的程度提高材料的性能，延长其使用寿命。应用于高炉内衬造衬的湿法喷涂材料的基本的配方，如下表所示。原料名称型号规格百分比，%莫来石705-0mm59特级焦宝石5-3mm97-SiC200目8活性Al2O3微粉2微米596-艾肯硅微粉7结合剂CA-757分散剂六偏磷酸钠0.15缓凝剂柠檬酸0.005防爆剂防爆纤维0.0512湿法喷涂料配方的确定目前所研究配置的湿法喷涂料主要适用部位为高炉的炉内造衬，所以58湿法喷涂试验喷涂水冷梁模型

不同温度处理后的断面照片

湿不同温度处理后的断面照片59小功率（吐出量小）螺杆式泵大功率（吐出量大）液压活塞式泵

3湿法喷涂设备引进及改进和创新小功率（吐出量小）螺杆式泵大功率（吐出量大）液压活塞式泵360促凝剂泵创新

第一代促凝剂泵

新研制促凝剂泵-专利技术促凝剂泵创新第一代