专利名称：一种含钢纤维浇注料的施工方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于含钢纤维浇注料的施工方法及设备，所述施工工艺可应用于耐火浇注料所涉及的各种窑炉、沟、罐衬体的冷态筑衬或修补施工，以及热态修补维护。如冶金行业的高炉铁沟衬、摆动沟衬、鱼雷罐衬、铁水包衬、钢包衬、中间包衬、包盖衬、浸渍罩衬、加热炉衬、回转窑系统耐火衬、垃圾焚烧炉系统耐火衬，以及建材、石化等热工窑炉衬体。
背景技术：
不定形化是耐火材料发展的必然趋势，耐火浇注料在不定形耐火材料中占居重要的位置。随着微粉技术、分散剂技术、紧密堆积技术的应用和不断完善，耐火浇注料的性能已经得到显著改善，耐用性极大提高。自流浇注料的开发是传统浇注施工法的一次变革，它简化了振动操作，有助于降低劳工劳动强度和提高施工作业率，改善了作业区域内的环境。但传统的振动浇注施工模式及后来的自流浇注施工模式都存在着一些局限性①支模、拆模所需的劳动和时间仍是不可缺少的，从而消耗人力和物力；②浇注料的加水量控制由于现场条件所限，或某些主观原因不能做到严格准确，其结果实际施工用水量高于技术要求值。③在一些特殊施工部位，如较高的作业点、较狭窄的作业空间、管道和支柱密布的施工位等等，无论是振动浇注施工，还是自流浇注施工，浇注料输送线和输送时间被无形延长，费时费力，并间接或直接地影响浇注料的施工质量。这些问题在中国的许多老厂或小厂都有不同程度的表现，结果导致较差的使用效果。
泵送浇注法和湿式喷射法能够改善或解决上述问题。由于采用了自动化的机械施工机具，就在施工机具与耐火材料之间建立起相互制约的机制，即施工机具最大限度地满足浇注料在颗粒尺寸、最小用水量、最佳施工性等方面的要求，不会因为使用了施工机具而使浇注料的配制和施工被限制在一个很窄小的范围内。反之，浇注料在配制和施工性能调整方面也要满足施工机具特性的要求，如在传统施工工艺中，由于增加水量调整自流性而带来的浇注料颗粒与细粉的离析，并不影响传统施工工艺的进行，但却可能在泵送浇注和喷射施工工艺中造成输料管路的堵塞，而使施工过程停顿。
组合管路输料，可将物料，特别是含钢纤维浇注料输送到任何需要的部位，解决了远距离和高空作业点施工难的问题。连续化作业，使施工过程缩短了施工所需的直接或辅助的时间，施工过程各工序间的紧密配合、无间断，更为确保优质施工奠下基础。
在国内，耐火浇注料的泵送浇注法和湿式喷射法所用喷注机目前尚无第二家生产，这套施工工艺在已公开的文献资料中也未见有应用先例。这套施工工艺和施工机具在国外正在成为与传统浇注施工工艺并行的一种新工艺，但也没有发现使用钢纤维浇注料进行泵送浇注和湿式喷射的先例。中国专利CN1214031A公开了“用于生产致密可浇注耐火材料的组合物及其湿式喷射法”。详细介绍了生产致密可浇注的无水泥结合耐火材料组合物的配制工艺，以及喷射成型这种浇注料的简单步骤。但没有详细公开采用这一工艺所用设备，在具体公开的浇注料配制工艺中未使用钢纤维材料，也没有公开浇注料中使用的钢纤维的具体成分、规格、掺量，以及在湿式喷射工艺中使用钢纤维浇注料带来的问题和影响。根据已经获得的经验，泵送或喷射不合钢纤维的浇注料是这种工艺中最简单的、基础的部分。当浇注料中掺入钢纤维后，由于钢纤维纵横交错的分布特性，以及它与管路内壁的作用，很容易在输送过程中堵塞管道，在长距离的泵输送过程中更易发生扎破输送软管、施工过程停顿等问题。因此，本发明对喷注机系统进行了改进，使之能够适用于钢纤维浇注料的泵送和喷射施工。
发明内容
本发明涉及一种含钢纤维浇注料的施工方法，使用一台喷射浇注机，利用活塞泵，并通过特制的硬管+软管组合，将用水或其他调和液搅拌好的、具有自流性的、可浇注的浇注料输送至施工位置，浇注料为含钢纤维浇注料，选择浇注或湿式喷射方式施工。
含钢纤维浇注料是低水泥、超低水泥、无水泥，包括凝胶结合及化学结合的浇注料，使用的耐热钢纤维成分要求C0.1～0.3％，Si1.5～3.5％，S＜0.03％，P＜0.04％，Mn1.0～2.0％，Ni0.40～36％，Cr16～26％，Cu0.2～0.35％；规格厚0.2mm，宽1.0mm，长20～30mm。掺量范围1～5％。
浇注施工方式是将含钢纤维浇注料用水或其他调和液搅拌成具有自流特性的物料，自流值120～180mm可浇注的浇注料，由喷注机内的活塞泵，通过硬管+软管组合不间断地输送浇注料到已装配好模具的施工部位，使用振动装置使其致密，或靠物料的自流特性，使其自动流注成致密衬体。
喷射施工方式是将含钢纤维浇注料用水或其他调和液搅拌成具有自流特性的物料，自流值120～180mm可浇注的浇注料，由喷注机内的活塞泵，通过硬管+软管组合不间断地输送浇注料至喷射喷枪的喷嘴处，在喷嘴处，向搅拌好的钢纤维浇注料中加入压缩空气和快速絮凝剂，借压缩空气将钢纤维浇注料喷射成型于待施工面上，快速絮凝剂使具有流动性的浇注料在短时间内丧失流动性，使浇注料能粘附在施工面上不流淌、不滑落。
本发明涉及的含钢纤维浇注料施工方法的设备，包括主机系统、水泵机组系统、絮凝剂添加泵机组系统、物料输送管路系统、喷枪五部分构成，主机系统中设有使干料输送、湿混搅拌连续，无间断地进行，并可根据泵送速率，随时调整搅拌机的搅拌速率，使二者相匹配的螺旋搅拌机；在主机的泵送系统中，设置有使泵送系统具有回抽的功能，以保证压力异常增高时，可利用此功能抽回输料管路内的浇注料，卸掉管路内的压力，及时解决管路堵塞问题，快速地恢复施工的反泵装置，在物料输送管路系统中设有既能够输送由耐火骨料+耐火细粉+分散剂组合的普通浇注料，还能够输送由上述组合而成的、含有钢纤维的浇注料的硬管+软管组合的浇注料输送管路系统。
主机系统的一次搅拌系统，由辅助油泵系统驱动和控制，采用的螺旋搅拌机与水泵机组联机，配有0.3～1m3料斗及输料搅拌装置，料斗和搅拌装置之间装有液压控制的阀门，料斗上配有振荡器。
主机系统还设有浇注料被进一步搅拌、均化，以避免出现可能的沉淀和不均匀现象二次搅拌系统。
泵送系统设有物料的分配切换采用流道合理、压力损失小的S形管阀。
本发明的优点是1、浇注机不仅能进行泵送浇注施工，还能进行湿式喷射施工，具有一机两用的特点。
2、该施工方法不仅能够使用普通的、不含钢纤维的浇注料，更能使用含有钢纤维的浇注料。
3、施工作业时间缩短，效率提高；
4、无模施工的湿式喷射法可减少辅助作业工序和时间，降低劳动强度；5、施工区域无粉尘，改善了作业环境，有利于操作人员的身心健康。
图1喷射-浇注机主视2喷射-浇注机俯视3喷射-浇注机侧视4钢纤维浇注料泵送浇注施工工艺概要5钢纤维浇注料湿式喷射施工工艺概要中1—料仓；2—螺旋搅拌机；3—水泵；4—料斗；5—双活塞泵；6—组合管路；7—施工位；8—振动棒；9—喷射喷枪；10—压缩空气；11—絮凝剂；12—喷射层。
下面结合附图对该发明作进一步的详细描述用于含钢纤维浇注料的施工机具如图1～3所示。
主机系统包括一次搅拌系统、二次搅拌系统和泵送系统①一次搅拌系统由辅助油泵系统驱动和控制，采用螺旋搅拌机，并与水泵机组联机。配有0.3～1m3料斗，料斗和搅拌装置之间装有液压控制的阀门，料斗上配有振荡器。干状的浇注料通过螺旋搅拌机被搅拌成具有自流性的、可浇注的湿状待施工料，实现了连续给料、搅拌、输料。
②二次搅拌系统由辅助油泵系统驱动和控制，料斗下方配有放料阀，在此系统中，浇注料被进一步搅拌、均化，以避免出现可能的沉淀和不均匀现象。
③泵送系统该系统由主油泵系统驱动和控制。主油泵系统驱动工作油缸，再推动输料缸，将搅拌均匀的、具有自流性的、可浇注的浇注料以一定的压力送入组合管路中。物料的分配切换采用流道合理、压力损失小的S形管阀完成。泵送系统具有回抽功能，可以保证当浇注料一旦发生堵塞时，利用此功能，可以抽回管路内的浇注料，卸掉管路内的压力，及时解决堵塞问题，快速地恢复施工。
④主油泵系统配有蓄能装置和抗震压力表，主机油箱配有加热和油冷却装置。
水泵机组系统配有旋涡泵的水泵机组可控制水压及水量的稳性。水压0.25Mpa，流量根据耐火浇注料要求调节。
絮凝剂添加泵机组系统使用能够精确控流的，可根据不同喷射施工部位，在10～50l/h范围内精确微调的定量调节泵，准确、定量、连续地提供能使浇注料达到受喷面即失去自流性的絮凝剂。
物料输送管路系统采用硬管+软管组合系统，既能够输送由耐火骨料+耐火细粉(微粉)+分散剂组合普通浇注料，还能够输送由上述组合而成的、含有钢纤维的浇注料。
喷枪能将均匀混合的、具有自流性的、可浇注的钢纤维浇注料均匀喷射至施工作业面的专用喷嘴。
含钢纤维浇注料的施工方法如图4和图5所示。
为实现连续给料、搅拌、输料，本发明采用螺旋搅拌方式，使一次搅拌量与泵送速率相适应，实现连续给料、搅拌、输料。节省人员，降低了劳动强度。
为预防可能发生的物料堵塞料缸和管路事件，本发明在设计泵送系统时，设置了反泵装置，使泵送系统具有回抽功能。一旦出现了物料堵塞料缸或管路现象，启动此功能，即可使料缸或管路中的物料返回二次搅拌系统，方便料缸和管路的疏通，迅速恢复施工。
为解决钢纤维浇注料在泵送浇注和湿式喷射法中输送困难的问题。本发明对喷注机系统进行了改进，使钢纤维浇注料在泵送过程中能够顺畅地通过组合管路到达施工位置。即通过改进，保证钢纤维浇注料在泵送中无堵塞发生，且不破坏输送管路。作为改进，本发明在泵的出口至施工位置的这段输送管道上最大限度地使用了特制的硬质管道，在硬质管道末端至施工位置使用软管，软管长度依有利于操作而定，通常不少于2米，并在φ35～60mm内选择管路内径。这样的结果是由于管径适宜，并减少了输送过程中物料与管壁间的摩擦力，减少了钢纤维扎破管路的几率，钢纤维浇注料在泵送和喷射中不再有堵塞情况发生。本发明就是基于上述改进。
本发明所做的改进，使喷射-浇注机能够适应冶金工厂使用的耐火浇注料条件，并拓展了喷注机对泵送和喷射施工用浇注料的适应范围，进一步开阔了泵送浇注和喷射施工法在耐火浇注料行业的应用领域。
本发明用于泵送浇注和湿式喷射钢纤维浇注料的方法所包括的步骤是将在耐火厂预混合好的干状的钢纤维浇注料置于喷注机的料仓内，物料在振动电机的作用下进入搅龙，在搅龙内干状的钢纤维浇注料与水混合、搅拌，成为具有自流性的湿浇注料，依据振动或自流或喷射的不同要求，自流值在120～180mm范围。利用泵并通过硬管+软管组合将其输送到待施工位置进行浇注施工作业。如果选择湿式喷射方式施工，则将湿浇注料利用泵通过硬管+软管组合不间断地输送浇注料至喷枪喷嘴处，在喷嘴处，向搅拌好的钢纤维浇注料中加入压缩空气和快速絮凝剂，借压缩空气将钢纤维浇注料喷射于待施工面上，用快速絮凝剂使具有流动性的浇注料在短时间内丧失流动性，并使浇注料粘附在施工面上不流淌、不滑落。
含钢纤维浇注料用于本发明的钢纤维浇注料含有耐火集料、耐火超细粉、耐热钢纤维、分散剂、增稠剂等组分。如果采用湿式喷射法成形，还须使用快速絮凝剂，以使浇注料到达喷射施工面上时失去流动特性，并粘附于施工面上，不流淌，不滑落。钢纤维浇注料可以采用低水泥结合方式、超低水泥结合方式、无水泥结合方式，其中无水泥结合方式包括微粉结合、凝胶结合、化学结合等。
含钢纤维浇注料中使用耐热钢纤维(310，330，304，446，430)成分要求C0.1～0.3％，Si1.5～3.5％，S＜0.03％，P＜0.04％，Mn1.0～2.0％，Ni0.40～36％，Cr16～26％，Cu0.2～0.35％；规格厚0.2mm，宽1.0mm，长20～30mm。掺量范围1-5％。
施工用水量按照浇注料的要求控制。在本发明的实施试验中，实际施工用水量被控制在5～5.5％；泵送浇注施工法如图4所示，干混均匀钢纤维浇注料被放置于料仓1中，完成设备电控系统线路联接和输料管道的联接。开机后，钢纤维浇注料在附着于料仓外的振动电机作用下，进入搅龙2，由搅龙2内的带扇叶螺旋杆携带物料前进。搅龙的上有一个进水口，在设备开机的同时，水泵3自动开启，向搅龙内注水，钢纤维浇注料在叶片的搅拌下，被调和成具有120～180mm自流值的湿浇注料，进入料斗4贮存。待料斗4内的湿料贮存到超过输料缸口后，启动活塞泵5，通过组合管路6输送料斗4内的湿浇注料至施工位7。根据所使用浇注料的特性，进行自流浇注施工，或采用振动棒8或附着式振动电机实施振动浇注施工，至浇注料泛浆，大量气泡排出为止。带模养护24小时，冬季可延长至36～48小时，脱除模具，继续养护24～48小时，进行烘烤，投入使用。
湿式喷射施工法如图5所示，将干混均匀钢纤维浇注料放置于料仓1中，完成设备电控系统线路联接和输料管道、喷枪的联接。开机后，钢纤维浇注料在附着于料仓外的振动电机的作用下，进入搅龙2，由搅龙2内的带扇叶螺旋杆携带物料前进。搅龙上有一个进水口，在设备开机的同时，水泵3自动开启，向搅龙内注水，钢纤维浇注料在叶片的搅拌下，被调和成具有120～180mm自流值的湿浇注料，进入料斗4贮存。待料斗4内的湿料贮存到超过输料缸口后，启动活塞泵5，通过组合管路6输送料斗4内的浇注料至喷射喷枪。浇注料与压缩空气10和絮凝剂11在喷枪7处混合，由压缩空气10将均匀混合了絮凝剂11的钢纤维浇注料喷射于待施工面上，形成喷射层12，絮凝剂11使钢纤维浇注料丧失流动性，粘附于施工面上，不流淌，不滑落。养护48～72小时后，进行烘烤，投入使用。
泵送浇注法和湿式喷射法的本质区别在于后者无需使用模具，通过喷射直接造衬，或进行维护性修补。
不同施工工艺的浇注料使用效果比较
从上表的比较可以看出，采用新的泵送浇注法和湿式喷射法构筑或维护中间包永久衬，可获得不低于传统施工工艺的使用效果。而且大修包采用泵送浇注法构筑的永久衬较传统施工工艺构筑的衬体的寿命有了明显的提高，还缩短了施工作业时间至少30％，对大规模的施工作业来说，这一点十分重要和有意义。
本发明所做的改进使钢纤维浇注料能顺利、无堵塞地由泵输送至出口或喷枪的喷嘴处。
权利要求
1.一种含钢纤维浇注料的施工方法，使用一台喷射-浇注机，利用活塞泵，并通过特制的硬管+软管组合，将用水或其他调和液搅拌好的、具有自流性的、可浇注的浇注料输送至施工位置，其特征在于浇注料为含钢纤维浇注料，选择浇注或湿式喷射方式施工。
2.如权利要求1所述的含钢纤维浇注料施工方法，其特征在于含钢纤维浇注料是低水泥、超低水泥、无水泥，包括凝胶结合及化学结合的浇注料，使用的耐热钢纤维成分要求C 0.1～0.3％，Si 1.5～3.5％，S＜0.03％，P＜0.04％，Mn 1.0～2.0％，Ni 0.40～36％，Cr 16～26％，Cu 0.2～0.35％；规格厚0.2mm，宽1.0mm，长20～30mm。掺量范围1～5％。
3.如权利要求1所述的含钢纤维浇注料施工方法，其特征在于浇注施工方式是将权利要求2所述的含钢纤维浇注料用水或其他调和液搅拌成具有自流特性的物料，自流值120～180mm可浇注的浇注料，由喷注机内的活塞泵，通过硬管+软管组合不间断地输送浇注料到已装配好模具的施工部位，使用振动装置使其致密，或靠物料的自流特性，使其自动流注成致密衬体。
4.如权利要求1所述的含钢纤维浇注料施工方法，其特征在于喷射施工方式是将权利要求2所述的含钢纤维浇注料用水或其他调和液搅拌成具有自流特性的物料，自流值120～180mm可浇注的浇注料，由喷注机内的活塞泵，通过硬管+软管组合不间断地输送浇注料至喷射喷枪的喷嘴处，在喷嘴处，向搅拌好的钢纤维浇注料中加入压缩空气和快速絮凝剂，借压缩空气将钢纤维浇注料喷射成型于待施工面上，快速絮凝剂使具有流动性的浇注料在短时间内丧失流动性，使浇注料能粘附在施工面上不流淌、不滑落。
5.一种实现权利要求1所述的含钢纤维浇注料施工方法的设备，包括主机系统、水泵机组系统、絮凝剂添加泵机组系统、物料输送管路系统、喷枪五部分构成，其特征在于主机系统中设有使干料输送、湿混搅拌连续，无间断地进行，并可根据泵送速率，随时调整搅拌机的搅拌速率，使二者相匹配的螺旋搅拌机；在主机的泵送系统中，设置有使泵送系统具有回抽的功能，以保证压力异常增高时，可利用此功能抽回输料管路内的浇注料，卸掉管路内的压力，及时解决管路堵塞问题，快速地恢复施工的反泵装置；在物料输送管路系统中设有既能够输送由耐火骨料+耐火细粉+分散剂组合的普通浇注料，还能够输送由上述组合而成的、含有钢纤维的浇注料的硬管+软管组合的浇注料输送管路系统。
6.一种如权利要求5所述的含钢纤维浇注料施工方法的设备，其特征在于主机系统的一次搅拌系统，由辅助油泵系统驱动和控制，采用的螺旋搅拌机与水泵机组联机，配有0.3～1m3料斗及输料搅拌装置，料斗和搅拌装置之间装有液压控制的阀门，料斗上配有振荡器。
7.一种如权利要求5所述的含钢纤维浇注料施工方法的设备，其特征在于主机系统还设有浇注料被进一步搅拌、均化，以避免出现可能的沉淀和不均匀现象二次搅拌系统。
8.一种如权利要求5所述的含钢纤维浇注料施工方法的设备，其特征在于泵送系统设有物料的分配切换采用流道合理、压力损失小的S形管阀。
全文摘要
本发明公开了一种含钢纤维浇注料的施工方法及设备，使用一台喷射－浇注机，将用水或其他调和液搅拌好的、具有自流性的、可浇注含钢纤维浇注料输送至施工位置，选择浇注或湿式喷射方式施工。由于采用了机械化混合与输送，使浇注料施工过程连续，无间断，确保形成连续、均一的浇注施工体。在中间包永久衬的浇注施工中较传统的施工工艺缩短作业时间至少30％。可降低原材料的损耗，且有利于作业区域的环境保护。除可构筑新的衬体外，特别适合对衬体进行维护修补。对远距离或高的作业点，泵送浇注法和湿式喷射法的便利性优势尤为突出。
文档编号B28B1/52GK1579722SQ03149779
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月6日 优先权日2003年8月6日
发明者曹勇, 陈辽原, 王晓彬, 倪华, 苏树红, 王小平, 郭家林, 王建伟, 张腾, 田德义, 刘明, 宋玉强 申请人:首钢总公司, 北京东兴喷射机械有限公司