鋼廠耐火材料優化的方向-莫來石耐火材料

鋼廠生產設備對耐火材料的需要比較多，對耐火材料的要求也比較高，總體是向著更長壽、無污染、功能化的方向發展，提高耐火材料的壽命不僅可以提高生產效率，還可以減少支出、節約成本，我們來看下鋼廠用耐火材料優化的方向

耐火材料優化的方向性問題

鋼鐵業離不開耐火材料，這不僅是因為鋼鐵工業需要耐火材料作為各種冶煉爐、液態金屬容器、加熱設備和處理設備的高溫工作內襯，作為控制液態金屬轉移、流動的通道，在保證鋼鐵生產安全、可行方面發揮著重要的技術作用，而且越來越成為鋼鐵生產優化發展的先導和制約因素。舉例來說：連鑄用耐火材料的性能，制約著高效連鑄、近終形連鑄生產的發展；過濾用耐火材料的性能，限制著鋼水的展平水平；過濾用耐火材料的性能，限制著鋼水的展平水平；過濾用耐火材料的性能，等等。

綜觀煉鋼生產的優化發展特點，耐火材料優化發展的方向主要有“長、無污染、功能性”。

壽命延長。

延長耐火材料使用壽命一直是鋼鐵生產對其提出的基本要求。但是隨著鋼鐵生產，特別是煉鋼生產的快速發展和優化，對耐火材料的使用壽命提出了越來越高的要求，這不僅是從數量上，而且從內涵上都提出了更高的要求。

實際上，耐火材料的壽命體現在三個方面，即持續使用、重復使用和可修復性。比如：對于中間包、連續測溫、軋鋼加熱爐用耐火材料，主要對其連續使用壽命進行考核；耐鐵水包、熔煉爐、鋼包、精煉爐用耐火材料，主要對重復使用壽命進行考核；對鋼鐵用各種耐火材料，則希望能有好的修復、再生性能。

近代鋼鐵業的優化，使得耐火材料壽命概念也發生了很大變化。

一，過去無法想象壽命指標的需求會發生變化。舉例來說，鋼包壽命，從過去的重復使用十次到現在的一百次。與此同時，由于連鑄、精煉的普及和發展，每次煉鋼所用的鋼水，鋼包內鋼水的占有時間一般都在延長，而且還要適應各種不同的冶金處理功能的需要，實際使用壽命較長。而且中間包的使用壽命，從提高運行速度、穩定整個連鑄過程的工藝及質量要求出發，希望單機中間包的使用壽命，不以爐次計算，而以小時計。現在，歐洲許多鋼廠的中間包已經可以使用30-50小時，而美國先進的鋼廠幾乎100小時。電烤箱爐襯、爐蓋壽命的先進指標均超過1000爐。并且在濺渣護爐的條件下，使轉爐爐襯壽命得到了很大的提高，達到了萬爐以上甚至三萬爐的水平。AOD精煉爐襯壽命高達100爐以上。

二，更長壽命的需求，在內容上有了新的內涵。研究內容包括：①壽命已有較大幅度提高的耐火材料，要求配套耐火材料的壽命與其保持同步；②結構設計應滿足持續使用的生產條件要求；③在保證母體耐火材料基本壽命的前提下，提高修補材料的高溫性能，保持母體耐火材料的壽命；④對材料進行更長時間的設計，使一些高檔耐火材料的修復再生具有更大的使用壽命。舉例來說：連鑄中間包水口座磚的使用壽命要與襯里壽命同步；長水口、浸入式水口則要改進結構，實現快速更換；對于連鑄硅鋁比較高的鋼種，要防止Al2O3沉積物堵塞而影響生產，要從材料和結構方面設計具有防堵塞功能的浸入式水口；而轉爐襯里耐火材料只能達到最基本的耐火性能和高溫強度要求，要從材料和結構方面改為具有良好的濺渣層粘合性(如鎂碳磚)和研制能在濺渣層條件下有效修補爐蓋、大面、耳軸等爐襯薄弱段的噴補；對于滑口等應發展再生修復技術等。

沒有污染。

無公害是煉鋼生產的一個較高要求，主要有三個要求。第一，耐火材料應具有較好的高溫性能(即耐久性)，這意味著其消耗量少，同時還能減少對鋼水的污染；第二，耐火材料及其結合劑應能適應煉鋼品種、生產工藝的要求，并能盡量不產生有害氣體、成分和雜質，同時還能污染鋼液；第三，要求耐火材料在煉鋼應用過程中，不受加工和殘渣(廢料)污染。比如：在生產取向和無取向硅鋼、IF鋼等超低碳鋼種時，應盡可能采用極低碳的高品質耐火材料，盡快淘汰揮發性高的樹脂結合型耐火材料，提高耐火材料再生、再加工等重復使用功能，大幅度減少廢棄物，并不斷發展新的替代含鉻耐火材料。
同時，鋼鐵企業要加強耐火材料生產過程中的污染控制，避免因超負荷排放造成的污染對鋼鐵企業的發展造成不利影響。

功能性。

功能性是優化煉鋼生產的更高層次的新要求。功能性處理的要點主要體現在兩個方面：一是滿足鋼水進一步凈化的新要求；二是適應某些煉鋼生產的特殊功能要求。

一，為了保證煉鋼生產的最終產品—連鑄坯的潔凈度越來越高的要求，不僅要避免耐火材料在鋼水高溫沖刷作用下進入鋼水和鋼液中造成污染，而且要實現鋼水進一步凈化的功能。例如過濾含鈣≤50微米的氧化鈣夾雜，進一步凈化鋼水，使用高鈣鎂質、鎂鋯質中間包耐火材料等。

二、煉鋼生產日益需要對生產全過程進行動態監測和控制(如連續測溫、爐內氣體連續分析、鋼液成分連續測定和信號傳遞)，在電磁冶金條件下控制連鑄穩定生產，鋼水精煉新的快速脫氧，浸入式裝置產生的蒸汽脫氧產物(如H2O)都對所用的耐火材料提出了超出耐火材料常規性能要求的新功能(如對鋼水的非浸潤性、電磁穿透性、耐鋼水和水浸蝕的復合功能等)。據悉，已有高校和科研機構研究了用金屬合金代替昂貴的鉑=銠合金進行溫度測定、薄帶連鑄側封材料(高抗磨損、高電磁穿透)、電磁約束鋼水通道等。這種對功能的要求還剛剛起步，隨著煉鋼生產的發展，對功能的要求也在不斷提出。