姜玉毅
在现代钢铁工业高炉冶炼强度持续提升的背景下，高炉一代炉役寿命突破15年~20年已成为行业核心技术目标。传统砖砌炉衬存在砖缝侵蚀、整体强度不足、热震稳定性差等缺陷，在炉腹及以上高热负荷区域极易破损，成为制约高炉长寿的关键瓶颈。在此背景下，全炉浇注一体化炉衬技术以其整体性强、抗侵蚀性能优异、适配高效冷却系统的特点，逐步发展为现代长寿高炉炉衬设计的主流方向。
技术发展背景
砖壁合一的炉衬通过冷却壁与耐火砖组合，虽然能提升使用年限，但砖砌结构固有缺陷难以根除。砖缝易成为熔渣与煤气侵蚀的通道，导致内衬剥落；不同砖体间的热膨胀系数差异易引发开裂；炉型随砖体侵蚀发生不可逆变化，影响高炉长期顺行。随着耐火浇注料技术的突破——刚玉质、SiC质、Si4N3-SiC质等高性能浇注料实现量产，全炉浇注技术具备了工业化应用基础。该技术摒弃了传统砖块砌筑工艺，采用整体支模、分层浇注、高温养护的施工方式，实现炉衬与冷却壁无缝贴合，从根本上解决了砖砌结构的渗漏与破损问题。浇注料可根据高炉不同区域的工况定制配方，适配性远超定型耐火砖，已成为高炉长寿设计的最优解。
结构形式与要点
全炉浇注炉衬的核心是浇注料+冷却壁一体化耦合设计，根据高炉容积与冶炼需求，分为两种主流结构形式。一种是全铸铁冷却壁与浇注料复合结构，适用于中小型高炉，从炉腹至炉身上部全覆盖。冷却壁采用球墨铸铁无凸台冷却壁，在炉腹、炉腰等高热负荷区设计双层水冷管，炉身上部配备2段~3段倒C型耐磨铸铁冷却壁。在冷却壁内侧直接浇注耐材，厚度控制在150mm~250mm；开炉前，喷涂50mm~100mm的防渗涂层，形成双重防护。炉身中上部选用刚玉质浇注料抗冲刷侵蚀，炉腹炉腰及炉身下部采用Al2O3-SiC质浇注料抵御碱金属破坏。这样配置耐材成本可控、施工周期短，适配中小型高炉的生产节奏与预算需求。
另一种是铜冷却壁、铸铁冷却壁与浇注料混合结构，主要适用于超大型高炉，聚焦高热负荷区域的强化保护。在炉腹、炉腰、炉身下部等冶炼核心区，采用铜冷却壁，其导热系数是球墨铸铁的10余倍，单层水冷即可满足散热需求；在炉身上部搭配球墨铸铁冷却壁，兼顾了高炉整体的经济性与可靠性。在浇注料施工工艺上，铜冷却壁与浇注料采用热镶一体化工艺，消除两者间隙；在高热负荷区，选用氮碳结合浇注料，兼具高导热性与抗热震性；在炉身中部，采用SiC质浇注料，可应对周期性温度波动；在炉身上部，采用刚玉质浇注料，降低碱金属侵蚀影响。铜冷却壁可在渣皮脱落后20分钟内完成复建，大幅度地提升了高炉抗波动能力，可支撑大型高炉实现20年以上使用年限的目标。
高炉内型设计
全炉浇注炉衬的致密整体性决定了其设计内型即为全炉役操作内型，内衬侵蚀后炉型变化极小，因此内型设计直接对标传统高炉的最佳操作炉型。一是优化关键参数，适当扩大炉腰直径，缩小炉腹角与炉身角，炉身角控制在81°30′~83°，炉腹角控制在75°~80°，降低了煤气流阻力，提升喷煤比与冶炼效率。二是调整高径比，相较于传统高炉，全炉浇注高炉的实际高径比值降低了0.1~0.2，优化了炉料下降与煤气流上升的动力学条件，实现了高炉长期顺行。
支撑技术体系
全炉浇注炉衬的长寿优势需多项配套技术支撑。一是软水密闭循环冷却技术：作为核心配套技术，软水冷却可避免水管结垢，确保冷却壁散热效率稳定；针对双层水冷管冷却壁，软水流量可精准调控，实现无过热化运行。二是浇注料施工与养护技术：采用泵送浇注+振动密实工艺，确保浇注料体均匀无气孔；在高温养护阶段严格控制升温速率（≤5℃/h），避免浇注料因热应力开裂；在关键区域采用超声波检测，确保浇注密实度达标。三是冷却壁固定与热膨胀补偿技术：采用“固定点+滑动点+浮动点”组合固定的方式，配备波纹膨胀器与变形套管，吸收冷却壁热膨胀位移，杜绝水冷管断裂风险。四是智能监测技术：在冷却壁内嵌入热电偶，实时监测冷却壁体的温度；配套冷却水温度、流量及高炉热负荷监测系统，构建炉衬健康预警模型，实现预知性维护。
技术优势与前景
相较于传统砖砌炉衬，全炉浇注炉衬技术具备无砖缝、高强度、抗侵蚀、炉型稳等4个核心优势，可显著降低高炉休风率，提升产能效益。随着我国钢铁工业向“绿色、高效、长寿”转型，全炉浇注炉衬技术与铜冷却壁、软水密闭循环冷却技术的组合方案，正在成为新建高炉与高炉大修的首选技术路径，为钢铁行业高质量发展筑牢冶炼装备基础。
（作者系河南华西科技集团总裁）
