鋼廠耐火材料優(yōu)化的方向-莫來(lái)石耐火材料

鋼廠生產(chǎn)設(shè)備對(duì)耐火材料的需要比較多，對(duì)耐火材料的要求也比較高，總體是向著更長(zhǎng)壽、無(wú)污染、功能化的方向發(fā)展，提高耐火材料的壽命不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以減少支出、節(jié)約成本，我們來(lái)看下鋼廠用耐火材料優(yōu)化的方向

耐火材料優(yōu)化的方向性問(wèn)題

鋼鐵業(yè)離不開耐火材料，這不僅是因?yàn)殇撹F工業(yè)需要耐火材料作為各種冶煉爐、液態(tài)金屬容器、加熱設(shè)備和處理設(shè)備的高溫工作內(nèi)襯，作為控制液態(tài)金屬轉(zhuǎn)移、流動(dòng)的通道，在保證鋼鐵生產(chǎn)安全、可行方面發(fā)揮著重要的技術(shù)作用，而且越來(lái)越成為鋼鐵生產(chǎn)優(yōu)化發(fā)展的先導(dǎo)和制約因素。舉例來(lái)說(shuō)：連鑄用耐火材料的性能，制約著高效連鑄、近終形連鑄生產(chǎn)的發(fā)展；過(guò)濾用耐火材料的性能，限制著鋼水的展平水平；過(guò)濾用耐火材料的性能，限制著鋼水的展平水平；過(guò)濾用耐火材料的性能，等等。

綜觀煉鋼生產(chǎn)的優(yōu)化發(fā)展特點(diǎn)，耐火材料優(yōu)化發(fā)展的方向主要有“長(zhǎng)、無(wú)污染、功能性”。

壽命延長(zhǎng)。

延長(zhǎng)耐火材料使用壽命一直是鋼鐵生產(chǎn)對(duì)其提出的基本要求。但是隨著鋼鐵生產(chǎn)，特別是煉鋼生產(chǎn)的快速發(fā)展和優(yōu)化，對(duì)耐火材料的使用壽命提出了越來(lái)越高的要求，這不僅是從數(shù)量上，而且從內(nèi)涵上都提出了更高的要求。

實(shí)際上，耐火材料的壽命體現(xiàn)在三個(gè)方面，即持續(xù)使用、重復(fù)使用和可修復(fù)性。比如：對(duì)于中間包、連續(xù)測(cè)溫、軋鋼加熱爐用耐火材料，主要對(duì)其連續(xù)使用壽命進(jìn)行考核；耐鐵水包、熔煉爐、鋼包、精煉爐用耐火材料，主要對(duì)重復(fù)使用壽命進(jìn)行考核；對(duì)鋼鐵用各種耐火材料，則希望能有好的修復(fù)、再生性能。

近代鋼鐵業(yè)的優(yōu)化，使得耐火材料壽命概念也發(fā)生了很大變化。

一，過(guò)去無(wú)法想象壽命指標(biāo)的需求會(huì)發(fā)生變化。舉例來(lái)說(shuō)，鋼包壽命，從過(guò)去的重復(fù)使用十次到現(xiàn)在的一百次。與此同時(shí)，由于連鑄、精煉的普及和發(fā)展，每次煉鋼所用的鋼水，鋼包內(nèi)鋼水的占有時(shí)間一般都在延長(zhǎng)，而且還要適應(yīng)各種不同的冶金處理功能的需要，實(shí)際使用壽命較長(zhǎng)。而且中間包的使用壽命，從提高運(yùn)行速度、穩(wěn)定整個(gè)連鑄過(guò)程的工藝及質(zhì)量要求出發(fā)，希望單機(jī)中間包的使用壽命，不以爐次計(jì)算，而以小時(shí)計(jì)。現(xiàn)在，歐洲許多鋼廠的中間包已經(jīng)可以使用30-50小時(shí)，而美國(guó)先進(jìn)的鋼廠幾乎100小時(shí)。電烤箱爐襯、爐蓋壽命的先進(jìn)指標(biāo)均超過(guò)1000爐。并且在濺渣護(hù)爐的條件下，使轉(zhuǎn)爐爐襯壽命得到了很大的提高，達(dá)到了萬(wàn)爐以上甚至三萬(wàn)爐的水平。AOD精煉爐襯壽命高達(dá)100爐以上。

二，更長(zhǎng)壽命的需求，在內(nèi)容上有了新的內(nèi)涵。研究?jī)?nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足持續(xù)使用的生產(chǎn)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(bǔ)材料的高溫性能，保持母體耐火材料的壽命；④對(duì)材料進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)，使一些高檔耐火材料的修復(fù)再生具有更大的使用壽命。舉例來(lái)說(shuō)：連鑄中間包水口座磚的使用壽命要與襯里壽命同步；長(zhǎng)水口、浸入式水口則要改進(jìn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速更換；對(duì)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(chǎn)，要從材料和結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)具有防堵塞功能的浸入式水口；而轉(zhuǎn)爐襯里耐火材料只能達(dá)到最基本的耐火性能和高溫強(qiáng)度要求，要從材料和結(jié)構(gòu)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(bǔ)爐蓋、大面、耳軸等爐襯薄弱段的噴補(bǔ)；對(duì)于滑口等應(yīng)發(fā)展再生修復(fù)技術(shù)等。

沒(méi)有污染。

無(wú)公害是煉鋼生產(chǎn)的一個(gè)較高要求，主要有三個(gè)要求。第一，耐火材料應(yīng)具有較好的高溫性能(即耐久性)，這意味著其消耗量少，同時(shí)還能減少對(duì)鋼水的污染；第二，耐火材料及其結(jié)合劑應(yīng)能適應(yīng)煉鋼品種、生產(chǎn)工藝的要求，并能盡量不產(chǎn)生有害氣體、成分和雜質(zhì)，同時(shí)還能污染鋼液；第三，要求耐火材料在煉鋼應(yīng)用過(guò)程中，不受加工和殘?jiān)?廢料)污染。比如：在生產(chǎn)取向和無(wú)取向硅鋼、IF鋼等超低碳鋼種時(shí)，應(yīng)盡可能采用極低碳的高品質(zhì)耐火材料，盡快淘汰揮發(fā)性高的樹脂結(jié)合型耐火材料，提高耐火材料再生、再加工等重復(fù)使用功能，大幅度減少?gòu)U棄物，并不斷發(fā)展新的替代含鉻耐火材料。
同時(shí)，鋼鐵企業(yè)要加強(qiáng)耐火材料生產(chǎn)過(guò)程中的污染控制，避免因超負(fù)荷排放造成的污染對(duì)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展造成不利影響。

功能性。

功能性是優(yōu)化煉鋼生產(chǎn)的更高層次的新要求。功能性處理的要點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是滿足鋼水進(jìn)一步凈化的新要求；二是適應(yīng)某些煉鋼生產(chǎn)的特殊功能要求。

一，為了保證煉鋼生產(chǎn)的最終產(chǎn)品—連鑄坯的潔凈度越來(lái)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(jìn)入鋼水和鋼液中造成污染，而且要實(shí)現(xiàn)鋼水進(jìn)一步凈化的功能。例如過(guò)濾含鈣≤50微米的氧化鈣夾雜，進(jìn)一步凈化鋼水，使用高鈣鎂質(zhì)、鎂鋯質(zhì)中間包耐火材料等。

二、煉鋼生產(chǎn)日益需要對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制(如連續(xù)測(cè)溫、爐內(nèi)氣體連續(xù)分析、鋼液成分連續(xù)測(cè)定和信號(hào)傳遞)，在電磁冶金條件下控制連鑄穩(wěn)定生產(chǎn)，鋼水精煉新的快速脫氧，浸入式裝置產(chǎn)生的蒸汽脫氧產(chǎn)物(如H2O)都對(duì)所用的耐火材料提出了超出耐火材料常規(guī)性能要求的新功能(如對(duì)鋼水的非浸潤(rùn)性、電磁穿透性、耐鋼水和水浸蝕的復(fù)合功能等)。據(jù)悉，已有高校和科研機(jī)構(gòu)研究了用金屬合金代替昂貴的鉑=銠合金進(jìn)行溫度測(cè)定、薄帶連鑄側(cè)封材料(高抗磨損、高電磁穿透)、電磁約束鋼水通道等。這種對(duì)功能的要求還剛剛起步，隨著煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)功能的要求也在不斷提出。