钢铁冶金用不定形耐火材料的现状和发展

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1、钢铁冶金用不定形耐火材料的现状和发展田守信宝钢研究院环资所上海2019001概况近年来不定形耐火材料技术得到了长足的进步。特别是浇注料已经由传统的普通水泥浇注料发展到低水泥浇注料、超低水泥浇注料和无水泥浇注料。由于采用了微粉和高效分散剂技术，导致了致密度大大提高透气度很低，这样致密浇注料的抗热震性和防爆裂性能显著降低。为了解决这方面的问题，添加金属纤维、陶瓷耐火纤维和有机防爆纤维，解决了烘烤爆裂问题和抗热震问题[1-6]。用浇注法制得的产品性能已经接近甚至达到了定形产品的性能。现在不定形耐火材料的显著特

2、点是把材料的制造技术与设备和施工技术结合起来，发展了可塑料喷补技术和湿式浇注料喷射技术。使施工体性能和施工方便性大大提高。这样导致了不定形耐火材料显著增加。先进钢铁公司的不定形耐火材料单耗占整个消耗耐火材料的60%以上。因日本不定形耐火材料已经发展到很高的水平，再加上钢铁吨钢单耗的逐年降低，所以近年来不定形耐火材料占比例几乎没有变化。但是在不定形耐火材料中，喷补料和浇注料所占比例增加，而其他不定形耐火材料如捣打料和可塑料在下降。美国不定形耐火材料占54%，欧洲国家为40%~55%[7-8]，宝钢约58%

3、，我国其他钢铁冶金企业一般为30%~45%。目前我国不定形耐火材料产量占总产量的35%。与国外相比有一定差距，有提高的空间。2各个工序用不定形耐火材料2.1炼焦系统用耐火材料主要有焦炉和干熄焦用耐火材料。新炉衬主要是定形制品。焦炉主要用硅砖，而干熄焦主要用莫来石砖。这些设备的趋势是向长寿方向发展。除了用优质砖之外，再就是修补。主要用相应的硅质材料、优质黏土质和莫来石质喷补料和浇注料进行修补。宝钢用湿法手段对焦炉炉墙进行过涂抹，但抹补后挂料时间基本上不到一个月，效果较差。现在宝钢开发了高强的铝硅半干法喷补

4、料（w（Al2O3）为50%~60%）和干法硅质密封料，代替进口喷补料，在性能、施工附着率和使用效果等都较进口料为好。宝钢干熄焦设备的进焦温度为1000~1050℃，出焦温度≤250℃。进口内衬使用寿命8年。对于修补，用莫来石质浇注料浇注代替喷补，这种修补方法修补的炉衬整体性好，不易剥落，比局部喷补效果好很多，这样修补一次，可以用2年以上，大修炉龄达到10年。2.2高炉系统用耐火材料2.2.1高炉出铁场用耐火材料出铁场日常消耗耐火材料主要是不定形耐火材料。对于炮泥，采用ASC·Ⅰ—７７·质的，主要有焦油

5、结合和和水系结合两种。近年来也对环保系的树脂结合炮泥进行了开发，但是由于价格等原因，国内还没有推广应用。在大高炉炮泥方面，以棕刚玉和优质碳化硅为主要原料，并且添加氮化硅或氮化硅铁制得的ASC炮泥，吨耗0.2~6kg，国外每天出铁次数达到了3~8次，吨耗在02~0.4kg；国内多在10次以上，吨耗在0.3~0.6kg-1[9]。而在小高炉方面，我国多是以低档次的黏土或废黏土砖料、低档的碳化硅脚料和焦末为主要原料，以焦油或无机结合剂配制而成的炮泥。这种炮泥一天要出铁15次以上，吨耗多在1.5kg以上，甚至超

6、过2kg。炮泥对维护高炉炉况，提高高炉寿命起到重要作用，因此，高抗侵蚀、耐冲刷的无污染的炮泥是值得开发和重视的。炮泥强度的提高，可以提高抗铁水和渣的冲刷性，但是高强度的炮泥给开孔带来了困难。高炉出铁场用ASC浇注料和捣打料，对于中、大高炉，主要使用浇注料或预制块，一次性通铁量达到了10万t以上，有的超过了20万t。当通铁量达到一定程度时，对出铁场进行修补。修补的方法有：1）在线热态喷补。半干法热喷补渣线是普遍使用的方法，再就是湿式浇注喷射使用的方法[10-11]；2）冷态修补，即套浇。这样重复下去，一代

7、沟龄达到120万t以上，有的超过200万t。宝钢主沟耐火材料吨耗为0.35kg，渣沟和铁沟耐火材料吨耗为0.65kg，即出铁场耐火材料吨耗约1kg以下。不同部位用的材料成分不同。一般渣线主要抗渣侵蚀，采用高碳化硅的ASC浇注料，铁线则抗铁水冲刷和侵蚀，采用低碳化硅的浇注料[12]。出铁场用耐火材料的性能见表1。表1出铁场各部位用耐火材料的性能使用位置主沟铁线主沟渣线摆动流嘴铁沟渣沟耐压强度/MPa110℃24h28.820.8≥30≥30≥301450℃3h33.233.490≥30≥30抗折强度/MP

8、a110℃24h3.63.3≥3≥31450℃3h3.53.6≥6≥6体积密度/（g·cm-3）110℃24h3.082.85≥2.902.8≥2.651450℃3h2.962.81≥2.90≥2.75≥2.60重烧线变化率/%1200℃3h0.050.071450℃3h0.200.210.5~2.00.30.3HMOR/MPa（1400℃1h）3.152.65≥5≥2w/%Al2O382.7962.99≥88≥70≥60SiC9.1231