鋼鐵冶金用不定形耐火材料的現(xiàn)狀和發(fā)展

1、鋼鐵冶金用不定形耐火材料的現(xiàn)狀和發(fā)展田守信寶鋼研究院 環(huán)資所 上海 2019001 概況近年來不定形耐火材料技術(shù)得到了長足的進步。特別是澆注料已經(jīng)由傳統(tǒng)的普通水泥澆注料發(fā)展到低水泥澆注料、超低水泥澆注料和無水泥澆注料。由于采用了微粉和高效分散劑技術(shù)，導致了致密度大大提高透氣度很低，這樣致密澆注料的抗熱震性和防爆裂性能顯著降低。為了解決這方面的問題，添加金屬纖維、陶瓷耐火纖維和有機防爆纖維，解決了烘烤爆裂問題和抗熱震問題1-6。用澆注法制得的產(chǎn)品性能已經(jīng)接近甚至達到了定形產(chǎn)品的性能。現(xiàn)在不定形耐火材料的顯著特點是把材料的制造技術(shù)與設(shè)備和施工技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)展了可塑料噴補技術(shù)和濕式澆注料噴射技術(shù)。

2、使施工體性能和施工方便性大大提高。這樣導致了不定形耐火材料顯著增加。先進鋼鐵公司的不定形耐火材料單耗占整個消耗耐火材料的60%以上。因日本不定形耐火材料已經(jīng)發(fā)展到很高的水平，再加上鋼鐵噸鋼單耗的逐年降低，所以近年來不定形耐火材料占比例幾乎沒有變化。但是在不定形耐火材料中，噴補料和澆注料所占比例增加，而其他不定形耐火材料如搗打料和可塑料在下降。美國不定形耐火材料占54%，歐洲國家為40%55%7-8，寶鋼約58%，我國其他鋼鐵冶金企業(yè)一般為30%45%。目前我國不定形耐火材料產(chǎn)量占總產(chǎn)量的35%。與國外相比有一定差距，有提高的空間。2 各個工序用不定形耐火材料2.1煉焦系統(tǒng)用耐火材料主要有焦爐和

3、干熄焦用耐火材料。新爐襯主要是定形制品。焦爐主要用硅磚，而干熄焦主要用莫來石磚。這些設(shè)備的趨勢是向長壽方向發(fā)展。除了用優(yōu)質(zhì)磚之外，再就是修補。主要用相應的硅質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)黏土質(zhì)和莫來石質(zhì)噴補料和澆注料進行修補。寶鋼用濕法手段對焦爐爐墻進行過涂抹，但抹補后掛料時間基本上不到一個月，效果較差?，F(xiàn)在寶鋼開發(fā)了高強的鋁硅半干法噴補料（w（Al2O3）為50%60%）和干法硅質(zhì)密封料，代替進口噴補料，在性能、施工附著率和使用效果等都較進口料為好。寶鋼干熄焦設(shè)備的進焦溫度為1 0001 050 ，出焦溫度250 。進口內(nèi)襯使用壽命8年。對于修補，用莫來石質(zhì)澆注料澆注代替噴補，這種修補方法修補的爐襯整體性好，

4、不易剝落，比局部噴補效果好很多，這樣修補一次，可以用2年以上，大修爐齡達到10年。2.2高爐系統(tǒng)用耐火材料出鐵場日常消耗耐火材料主要是不定形耐火材料。對于炮泥，采用ASC質(zhì)的，主要有焦油結(jié)合和和水系結(jié)合兩種。近年來也對環(huán)保系的樹脂結(jié)合炮泥進行了開發(fā)，但是由于價格等原因，國內(nèi)還沒有推 · ·廣應用。在大高爐炮泥方面，以棕剛玉和優(yōu)質(zhì)碳化硅為主要原料，并且添加氮化硅或氮化硅鐵制得的ASC炮泥，噸耗0.26 kg，國外每天出鐵次數(shù)達到了38次，噸耗在020.4 kg；國內(nèi)多在10次以上，噸耗在0.30.6 kg -1 9。而在小高爐方面，我國多是以低檔次的黏土或廢黏土磚料、低檔的碳

5、化硅腳料和焦末為主要原料，以焦油或無機結(jié)合劑配制而成的炮泥。這種炮泥一天要出鐵15次以上，噸耗多在1.5 kg以上，甚至超過2 kg。炮泥對維護高爐爐況，提高高爐壽命起到重要作用，因此，高抗侵蝕、耐沖刷的無污染的炮泥是值得開發(fā)和重視的。炮泥強度的提高，可以提高抗鐵水和渣的沖刷性，但是高強度的炮泥給開孔帶來了困難。高爐出鐵場用ASC澆注料和搗打料，對于中、大高爐，主要使用澆注料或預制塊，一次性通鐵量達到了10萬t以上，有的超過了20萬t。當通鐵量達到一定程度時，對出鐵場進行修補。修補的方法有：1）在線熱態(tài)噴補。半干法熱噴補渣線是普遍使用的方法，再就是濕式澆注噴射使用的方法10-11；2）冷態(tài)修補

6、，即套澆。這樣重復下去，一代溝齡達到120萬t以上，有的超過200萬t。寶鋼主溝耐火材料噸耗為0.35 kg，渣溝和鐵溝耐火材料噸耗為0.65 kg，即出鐵場耐火材料噸耗約1 kg以下。不同部位用的材料成分不同。一般渣線主要抗渣侵蝕，采用高碳化硅的ASC澆注料，鐵線則抗鐵水沖刷和侵蝕，采用低碳化硅的澆注料12。出鐵場用耐火材料的性能見表1。表1 出鐵場各部位用耐火材料的性能使用位置110 24 h耐壓強度/MPa1 450 3 h 110 24 h抗折強度/MPa1 450 3 h體積密度/ （g·cm-3）110 24 h 1 450 3 h 1 200 3 h重燒線變化率/%1

7、450 3 hHMOR/MPa（1 400 1 h）w/%Al2O3 SiC0.20 3.15 82.79 9.120.21 2.65 62.99 31.190.52.0 5 88 MgO20.3 2 70 80.3 60 183.5 3.08 2.96 0.053.6 2.85 2.81 0.072.90 2.906 2.8 2.756 2.65 2.6033.2 3.633.4 3.39030 330 3主溝鐵線 28.8主溝渣線 20.8擺動流嘴 30鐵溝 30渣溝 30硅灰水合氧化鋁結(jié)合及硅溶膠結(jié)合的ASC澆注料和濕式澆注噴射料的抗侵蝕性等使用性能顯著優(yōu)于含水泥的澆注料13-15。對于

8、小高爐，出鐵場主要用樹脂結(jié)合的搗打料，所選用的主要原料是高鋁料和普通碳化硅。由于高溫下形成了碳結(jié)合，這種材料具有很高的熱態(tài)強度，具有良好的耐沖刷性。對于750 m3的小高爐，一次性通鐵量可以達到4萬t以上，經(jīng)過小修落鐵點，整個出鐵場的噸耗往往在0.5 kg以下。這是大高爐出鐵場值得借鑒的。寶鋼鐵水脫硅是在擺動流嘴內(nèi)進行的，用的鋁鎂質(zhì)澆注料。出鐵場主要澆注料的性能見表2。 · · 表2 出鐵場主要澆注料的性能濕式噴補料名稱半干法噴補料Aw（Al2O3）/% w（SiC）/% w（C）/%體積密度/ （g·cm-3）1 450 3 h耐壓強度/MPa 線變化率/55

9、16 2 2.25 20 ±0.570 10 2 2.95 50 ±0.3B 50 30 2 2.50 60 ±0.3C 10 70 5 2.85 40 ±0.3A 45 16 15 1.97 18.9 -0.52B 40 6 20 1.85 炮泥高爐爐缸用高導熱的炭磚，微孔炭磚和石墨磚正在增多，越來越多地SiAlON、Si3N4和SiC等各種結(jié)合的碳化硅磚和SiAlON結(jié)合的剛玉磚應用到高爐爐腰和爐腹，有關(guān)用火泥和碳質(zhì)搗打料性能指標見有關(guān)資料介紹16。國內(nèi)一般通過遙控技術(shù)，采用半干法鋁硅系噴補料對高爐進行修補17，國外現(xiàn)在采用濕式澆注噴射料技術(shù)進行噴補

10、爐身，耐用性能大大提高。國內(nèi)如寶鋼也已經(jīng)對高爐爐身上部進行了濕式噴射澆注料技術(shù)進行了修補，所用的材料是Al2O3約60%的鋁硅系濕式噴射料。對于高爐局部紅熱，使用ASC質(zhì)壓入料修補，這些材料的性能見表3。為了提高高爐的使用壽命，高爐修補會進一步加強，所用的修補料的質(zhì)量會進一步提高，熱態(tài)濕式噴射料技術(shù)可能會進一步發(fā)展和推廣。表3 高爐噴補料和壓入料的性能使用部位 材質(zhì) 加水量/ w(Al2O3)/% w(Fe2O3)/% w(SiC )/% w(C)/%顯氣孔率/（110 24 h） 體積密度/（g·cm-3）（110 24 h） 耐壓強度/MPa（110 24 h）熱態(tài)抗折強度/MP

11、a （1 000 3 h） 線變化率/（1 000 3 h）鋁碳化硅噴補料1012 43 10 23 2.00 15 7 ±0.5修補上部爐腰以上部位 黏土質(zhì)噴補料 1215 40 23 2.00 10 5 ±0.5高鋁質(zhì)濕式噴射澆注料5.56.5 50 <1.6 <2 (CaO)18 2.50 20 6 ±0.3修補爐身下部、爐腰、爐腹鋁碳壓入料25 30 20 15 1.70 25 3 （1 200 ） 0-0.4 (1 200 3 h還原)· ·2.3鐵水包和混鐵車用耐火材料鐵水從鐵廠運送到鋼廠，中間可能要經(jīng)過下列設(shè)備：鐵水包

12、、混鐵爐、魚雷車等。隨著鐵水預處理工藝技術(shù)的發(fā)展，這些設(shè)備內(nèi)襯由黏土磚發(fā)展到用ASC磚。為了提高使用壽命，運輸鐵水的鐵水包開始應用ASC澆注料，使用壽命達到了800爐次以上。而預處理的魚雷車的包口用莫來石質(zhì)和高鋁-碳化硅質(zhì)澆注料。在使用過程中的維護，用ASC質(zhì)修補料，目前正在試用ASC質(zhì)噴射澆注料，首鋼率先在魚雷車上進行了濕式澆注噴射料的應用研究18，并進行了修補試驗，取得了良好的效果。鐵水預處理用噴槍，這種噴槍受到極為苛刻的熱震，因此提高噴槍的抗熱震性是極其重要的。提高噴槍抗熱震性的方法是采用纖維增強增韌，選用抗熱震的莫來石質(zhì)材料和改進噴槍的結(jié)構(gòu)，即噴槍用低水泥結(jié)合的鋼纖維增強的莫來石質(zhì)澆注

13、料1,5。噴槍的使用壽命除了與結(jié)構(gòu)和材質(zhì)有關(guān)外，還與使用條件有關(guān)。一般每噴吹一次用時少，使用壽命就長；反之使用壽命就短。一般可以用幾百分鐘甚至上千分鐘。隨著三脫比例的提高，對噴槍使用壽命的要求越來越高。含碳和碳化硅的澆注料噴槍正在發(fā)展。鐵水包和混鐵車用耐火材料的性能見表4。表4 鐵水包和混鐵車用耐火材料名稱 使用部位 w(Al2O3)/% w(SiC)/% w(FC)/% 體積密度/(g·cm-3)顯氣孔率/% CCS/ MPa噴射料 爐襯修補 60 1525 26 2.8 >60ASC澆注料 錐體、爐體局部80 12 3 2.85 47ASC澆注料 AS澆注料 鐵水包 >

14、;60 >7 >2 >2.6 <17 >30爐口 70 8 2.80 16 402.4 轉(zhuǎn)爐用耐火材料轉(zhuǎn)爐用鎂碳磚已經(jīng)標準化。轉(zhuǎn)爐的修補維護用不定形耐火材料，主要有噴補料、熱自流修補料和搗打料等19-20。這些材料的性能見表5。轉(zhuǎn)爐噴補料普遍使用的是半干法鎂質(zhì)噴補料，每噴一次使用壽命一般37次。最近開發(fā)了無水的鎂碳質(zhì)噴補料，用該噴補料每噴一次使用壽命達到20次以上。大面熱自流修補料也由瀝青鎂砂變成了改性樹脂結(jié)合的熱自流修補料、環(huán)保的含水的鎂質(zhì)自流料和環(huán)保的快硬的含水SiO2結(jié)合劑的鎂質(zhì)熱流修補料。這些材料的性能見表6?？傊?，不管是自流修補料或是噴補料，在轉(zhuǎn)爐上都是

15、堿性的鎂質(zhì)和鎂鈣質(zhì)材料。有時它們含碳，但是幾乎很少用水泥結(jié)合，碳結(jié)合最能提高使用效果。 · · 表5 轉(zhuǎn)爐煉鋼用不定形耐火材料的性能20搗結(jié)料產(chǎn)品名稱A類型 施工 結(jié)合劑MgOw/%CaO C 1 000 3 h顯氣孔率/%1 500 3 h體積密度1 000 3 h17.2 2.6 2.7 -1.0 -2.5 3.54.8 2.45 2.50 -0.2 -0.7 3.5- 2.4 - - - 9.5- 2.5 - - - 9.5- 2.05 - - - 3.0- 2.15 - - - 3.035.1 2.22 2.13 -0.3 -0.3 3.0BA 干 熱態(tài)袋裝B 干A

16、 干B 干 熱態(tài)干 熱態(tài) 樹脂 87 2 32.2半干 半干 室溫 室溫熱修料噴補料注射料熱態(tài) 熱態(tài)樹脂 瀝青 樹脂+瀝青 瀝青 樹脂 磷酸鹽 91 0.4 0.992 1 1.578 8 25.877 7 24.784 1.2 7 32.270 1.9 - 37.5/（g·cm-3） 1 500 3 h 殘余線變 化率/%1 000 3 h 1 500 3 h最大粒度/mm表6新型轉(zhuǎn)爐用不定形耐火材料材質(zhì) 使用部位 w (MgO)/% w (C)/% w (CaO)/% w (SiO2)/% 體積密度/(g·cm-3）(110 ) 耐壓強度/MPa 顯氣孔率/ 使用效果

17、硬化時間/min環(huán)保鎂碳質(zhì)噴補料 爐襯工作層85 510 2 2.30 15 (1 000 炭化)25 20次 耐用鎂碳質(zhì)修補料 轉(zhuǎn)爐身大面 80 8 2 2.2(1 000 炭化)12 ( 1 000 炭化)25 50次 3050 有少許煙加水鎂質(zhì)自流修補料 轉(zhuǎn)爐身大面 85 6 2.60 30 20 2035次 1016 無煙熱自流鎂質(zhì)修補料 轉(zhuǎn)爐身大面 75 12 1.70 12 35 10次 1016 無煙鎂碳質(zhì)灌漿料 出鋼口 92 5 2.45 152.5 電爐用耐火材料除了渣線和永久層外，電爐爐襯用的是不定形耐火材料，修補用的更是不定形耐火材料。通過修補電爐襯的使用壽命達到了700

18、爐次。電爐渣線用半干法鎂質(zhì)噴補料進行熱噴補，用鎂鈣質(zhì)干式料搗打爐· ·底和修補爐底，出鋼口填料是橄欖石質(zhì)的不定形耐火材料。超高功率大型電爐小爐頂用剛玉質(zhì)預制塊。它受電弧光輻射和間歇作業(yè)帶來熱震、熱沖擊、飛濺熔渣和粉塵的化學侵蝕和滲透。損毀主要表現(xiàn)在燒損、剝落和化學侵蝕。現(xiàn)代電爐爐頂使用壽命多在100次以上，條件好的可以達到400次以上?，F(xiàn)代化電爐耐火材料的噸耗已經(jīng)降低到3 kg以下。這些產(chǎn)品的性能見表7。表7電爐用不定形耐火材料10用途 爐底干式料 爐底干式料 爐底干式料w(MgO)/% w(CaO)/% w(Fe2O3)/% w(SiO2)/% 堆積密度/(g·

19、cm-3) >77 84 91>17 812 3<4 58 4.5<0.7 1 0.5>2.5 >2.4 >2.4續(xù)表7材質(zhì) 使用部位 w(MgO)/% w(CaO)/% w(C)/% w(Fe)/%體積密度/(g·cm-3)1 000 炭化顯氣孔率/ 耐壓強度/MPa 電阻率/(m)導電鎂鈣碳質(zhì)修補料底電極 65 20 >7 >2.2 <27 >12 <3×10-3導電鎂碳質(zhì)修補料底電極 >75 2 >7 >2.2 <27 >12 <3×10-3導電鎂碳質(zhì)

20、修補料底電極 >70 2 >7 >2.2 <27 >20 <3×10-3續(xù)表7材質(zhì) 使用部位 w(MgO)/% w(CaO)/% w(Fe2O3)/% w(SiO2)/% w(Cr2O3)/% w(C)/% w(Al2O3)/% 體積密度/(g·cm-3) 顯氣孔率/剛玉鉻預制件 鋁碳化硅炭搗打料 鎂橄欖石填料 鎂質(zhì)噴補料 鎂碳質(zhì)噴補料 出鋼槽2.5 0.3 0.6 6.5 86 3.15 <16出鋼槽510（SiC）<20 514 >65 >2.70出鋼口填料50 9 40渣線 88 <3 <2 &l

21、t;5渣線 80 <3 <2 <5 5 · · 耐壓強度/MPa (110 24 h) 顆粒尺寸/mm 使用溫度/ 體積密度/(g·cm-3)1 000 炭化顯氣孔率/ 耐壓強度/MPa50 3.15 <16 40>40（200 ）06 >2.65 <15 >200.560-3 1 7500-3 1 700續(xù)表 7材質(zhì) 使用部位 w(CaO)/% w(Fe2O3)/% w(SiO2)/% w(Cr2O3 )/% w(TiO2)/% w(Al2O3)/% 體積密度/(g·cm-3)顯氣孔率/% 耐壓強度/MP

22、a 顆粒尺寸/mm 線變化/(1 500 3 h)1.5 1.5 10 3.3 84 2.93 17 35 010 0.4 高鋁澆注預制件小爐蓋1.6 10 3.3 82 2.85 19 70 0.49 3 (P2O5) 87 2.93 80 06 0.4不燒高 鋁磚化學結(jié)合鉻剛玉搗打料剛玉尖晶石澆注料剛玉澆注預制件鉻剛玉澆注預制件爐蓋三角區(qū) 1 8 (MgO)90 2.95 18 70 010 0.82 97 2.95 18 50 0.52 3 95 2.95 18 70 010 0.5目前大型鋼包底和襯用鋁鎂澆注料和鋁鎂質(zhì)預制塊，渣線用鎂碳磚。這里的鋁鎂質(zhì)材料是用剛玉、高純尖晶石和高純鎂砂

23、為原料的，使用壽命可達到200次以上21。使用壽命取決于使用條件、產(chǎn)品質(zhì)量和砌筑厚度以及判廢標準。國外普遍使用了濕式澆注噴射料進行冷噴射再造襯或修補，這樣使包襯延續(xù)下去，耐火材料噸耗降低到1 kg左右。因為國內(nèi)沒有這樣做，并且使用也比較保守，侵蝕往往不到一半就判廢，扒掉。這樣耐火材料噸耗達到了2 kg以上，高于國外一倍。因為鋼包整體化是發(fā)展趨勢，而大型鋼包渣線還是鎂碳磚，只能算部分澆注整體，這給烘烤預熱帶來很大的麻煩。因此，應該發(fā)展渣線澆注料技術(shù)，開發(fā)能夠與鎂碳磚抗侵蝕相當?shù)脑€澆注料，或通過優(yōu)質(zhì)渣線修補料得發(fā)展，以實現(xiàn)真正的鋼包不定形化。另一方面國內(nèi)大型鋼包很少熱修補，寶鋼試驗過，用鎂鈣質(zhì)噴

24、補料使用壽命可以達到520次，鎂質(zhì)噴補料可以達到1525次21。鋼包修補是提高使用壽命、降低單耗的一個非常有效的方法。特別是冷澆注噴射施工國外進行的非常普遍，國內(nèi)還沒有真正起步。不過邵雷等22在鋼包工作襯的應用研究取得了進展。· ·精煉爐有很多種，如LF、LF-VD、AOD、VOD、RH等。目前精煉爐多使用定形制品，使用的不定形耐火材料較少。鋼包透氣磚一般是鉻剛玉尖晶石質(zhì)或鉻剛玉質(zhì)澆注料澆注而成的，在砌筑時，透氣磚和出鋼口座磚四周用剛玉澆注料澆注填縫，這些是高性能的澆注料。鋼包底四周用鋁鎂質(zhì)搗打料或澆注料。有時，熔池用剛玉尖晶石預制磚砌筑。永久層有一些使用高鋁質(zhì)澆注料的。鋼

25、包口往往使用高鋁可塑料。LF蓋和VD蓋用澆注料，使用壽命達到了500爐次以上28。太鋼75 tVOD用鎂鈣質(zhì)噴補料進行噴補渣線，使用壽命平均由8次提高到12次，效果顯著29。我國VOD、LF和LF-VD很少修補，因此為了提高使用壽命，降低消耗，這些精煉爐的噴補和澆注技術(shù)應該發(fā)展。RH和CAS浸漬管外部用剛玉尖晶石質(zhì)澆注料，配合鎂質(zhì)噴補料和剛玉質(zhì)壓入料對RH進行修補，一般浸漬管使用壽命為120次左右。 現(xiàn)在也出現(xiàn)了整個RH浸漬管進行澆注的案例。但是到目前為止，澆注料還不能達到鎂鉻磚的使用壽命的水平。由于噴補料受到鋼流的強烈沖刷，一般噴補一次只能用12爐次，效果較差。因此開發(fā)高性能的噴補料是非常必

26、要的和迫切的。AOD主要用于冶煉不銹鋼。主要使用鎂鈣磚和鎂鉻磚。要提高使用壽命，很重要的一條是加強對它的修補，應該加強對鎂鈣質(zhì)噴補料或修補料的開發(fā)和應用工作。有關(guān)這些產(chǎn)品的性能見表8。表8鋼包和精煉爐用不定形耐火材料的性能材質(zhì) 使用部位 w(Al2O3)/% w(MgO)/% w(SiO2)/% 耐火度/ 荷重軟化開始溫度/ 重燒線變化率/(1 400 2 h) 體積密度/(g·cm-3)鋁鎂質(zhì)澆注料 鋁鎂質(zhì)澆注料 高鋁澆注料 小鋼包工作層 小鋼包工作層60 12 1 200 02 2.6070 10 1 350 02 2.90永久層 60 32 1 790 00.3 2.45鉻硅質(zhì)

27、引流砂 鋼包出鋼口 30(Cr2O3)35硅質(zhì)引流砂 鋼包出鋼口94 · · 顯氣孔率/ 常溫耐壓 強度/MPa110 24 h 1 500 3 h23 30 40 1 70015 30 40 1 70018 1 650 1.5粒度01.5 mm使用溫度/ 熱導率/（W·m-1·K-1）續(xù)表8材質(zhì) 使用部位 w(MgO)/% w(Al2O3)/% w(F.C )/% 顯氣孔率/ 體積密度/(g·cm-3) 耐壓強度/MPa 抗折強度/MPa鎂質(zhì)噴補料 中、大型鋼包工作層90 4±1.5 （1 600 3 h）鋁鎂澆注料鋁鎂澆注料鎂質(zhì)火

28、泥 鋼包工作襯 95 4.2粒度組成(w)：0.5 mm 2%, 0.074 mm 50%鎂質(zhì)搗打料 接縫、填縫 和包口用90 23(110 ) 2.85(110 ) 50(110 ) 30(1 600 )KIP噴槍、中大型鋼包熔池、底沖擊區(qū)、VD蓋和浸漬管2 90 3.00(110 ) 50(110 ) 40(1 600 ) 8.9(110 ) -0.271.16 (1 500 3 h) 1 7905.7 90 3.10(110 ) 50(110 )40(1 600 ) 8(1 600 3 h)重燒線變化率/ ±1.0耐火度/ 1 790續(xù)表8材 質(zhì) 使用部位 w(MgO)/% w

29、(Al2O3)/% w(F.C )/% w(Cr2O3)/% 顯氣孔率/ 體積密度/(g·cm-3) 耐壓強度/MPa鉻剛玉質(zhì)透氣磚-1 吹氣用90 3 17 3.15 40鉻剛玉尖晶石質(zhì)透氣磚-2吹氣磚 4 88 3 17 3.15 40鎂碳質(zhì)噴補料渣線 8423 (1 600 ,埋碳)2.3 (1 600 ,埋碳) 15 (1 500 3 h)鎂鋁炭質(zhì)修補料 包底和渣線 70 10 321(1 600 ,埋碳)2.40 (1 600 ,埋碳)3040剛玉尖晶石質(zhì)座磚 出鋼口和透氣磚外圍4 85 17 3.00 40· ·抗折強度/MPa 重燒線變化率/7 01

30、.0 (1 600 3 h)6 01.0(1 600 3 h)6續(xù)表8材 質(zhì) 使用部位 w(MgO)/% w(CaO)/% w(Cr2O3)/% w(SiO2)/% w(Al2O3)/% w(F.C)/% 體積密度/(g·cm-3) 耐壓強度/MPa 高溫抗折/MPa (1 400 )剛玉尖晶石質(zhì) 透氣磚芯片周圍澆注料8 1 0.1 88 3.00 60 12鋁鉻火泥 透氣磚2.0 7 84鎂鈣質(zhì)下部槽和浸漬管內(nèi)鎂鈣質(zhì)噴補料70 10 2.2續(xù)表8材 質(zhì) 使用部位 w(MgO)/% w(Al2O3)/% w(Fe2O3)/% w(Cr2O3)/% w(SiO2)/% 顯氣孔率/ 體積

31、密度/(g·cm-3) 耐壓強度/MPa 抗折強度/MPa 重燒線變化率/鎂質(zhì)噴補料 RH真空室下部，浸漬管85 6 24 2.2 25(110 )20(1 600 3 h)鎂鉻質(zhì)噴補料 RH浸漬管，真空室上部70 4 5 5 4 24 2.3 20(110 ) 15(1 600 3 h)鎂鉻質(zhì)壓入料 RH浸漬管，真空室上部70 3 5 5 5 24 2.4 20(1 600 3 h)±0.8(1 600 3 h)高鋁澆注料 RH真空室92.82.79(1 500 3 h) 15(110 ) 30(1 500 3 h) 8.4(110 ) · · 續(xù)表8

32、名稱 使用部位 w(MgO)/% w(CaO)/% w(Cr2O3)/% w(C)/% 粒度/mm 體積密度/(g·cm-3)110 24 h耐壓強度/MPa 應用部位20201010接縫料 AOD縫隙 7080 2030 - - 5 2.6050 - 1823 - 5 2.70噴補料 修補AOD襯 70 2030 - - 3 2.3050 - 1823 - 3 2.4570 2030 - - 0.5 - 2 MPa 粘接強度 鎂鈣磚襯 火泥，干用火泥 AOD磚縫50 - 1823 - 0.5 - 2 MPa 粘接強度 鎂鉻磚襯火泥鎂鈣襯的 鎂鉻襯的 縫隙，爐口 縫隙爐口鎂鈣襯的噴補

33、 鎂鉻襯的噴補2.7 連鑄中間包用耐火材料文獻30-31全面闡述了中間包用耐火材料。20世紀70年代是無內(nèi)襯中間包，70-80年代是絕熱板（硅質(zhì)、鎂質(zhì)、橄欖石質(zhì)），80年代后為鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)和鎂鈣質(zhì)涂料。材料的密度變化很大，適應不同要求，密度為1.162.2 g·cm-3。90年代開始出現(xiàn)了干式工作襯，在材質(zhì)上有鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)等，使用壽命也達到了77 h以上。寶鋼開發(fā)了超輕質(zhì)鎂質(zhì)涂料32，密度降低到1.16 g·cm-3，導熱系數(shù)降低到0.4 W·m-1·K-1以下。對于中間包保溫和降低成本有意義。為了提高鋼水質(zhì)量，中間包內(nèi)設(shè)置了擋渣堰。把渣擋住，避免卷入鋼

34、中形成夾雜物，同時也是改變流場，使之鋼水中的夾雜物上浮。所用的擋渣堰或防濺桶。用鎂質(zhì)澆注料的較多，也有用高鋁澆注料的。中間包工作襯應該避開磷酸鹽結(jié)合劑，以防止鋼水增磷33。為了提高潔凈度，中間包襯還使用了鎂鈣質(zhì)涂料。以前多是以石灰石和白云石的形式引入CaO，這對烘包提出了很高的要求，往往不能達到白云石或石灰石的分解溫度而在中間包投入使用時造成鋼水沸騰。近年來發(fā)展了干式料34，這對向中間包襯內(nèi)引入游離CaO的原料成為可能，研制的以鎂鈣砂為主要原料的干式料在中間包工作層使用取得了良好的結(jié)果35。中間包蓋和永久層用鋁硅系澆注料，它的Al2O3含量一般在60%75%，是屬于低水泥鋼纖維增強的澆注料36

35、，經(jīng)過修補可以達到上千次。關(guān)于寶鋼中間包用耐火材料的指標見表9。表9 寶鋼中間包涂料性能名稱 加水量/%烘干后體積密度/(g·cm-3)輕質(zhì)涂料 19.2 1.49普通涂料 20 2.1鎂鈣質(zhì)涂料20 2.1超輕質(zhì)涂料20 1.16鋁硅質(zhì)澆注料56 2.52.6擋渣堰 2.80· ·w（SiO2）/% w（Al2O3）/% w（CaO）/% w（MgO）/% 導熱系數(shù)/(W·m-1·K-1)(500 ) 施工方法6.53 0.79 1.86 86.46 0.434 機噴和手涂6.24 2.29 1.89 85.15 0.703 手涂抹6 2 5

36、0 40 手涂抹6 3 85 0.3 機噴和手涂2330 6070 1 1.5 用在蓋和永久層6 5 822.8其他用不定形耐火材料燒結(jié)廠的燒結(jié)機、軋鋼廠加熱爐的工作溫度一般都在1 450 以下，節(jié)能保溫和長壽是主要的。以前用鋁硅系耐火磚為主，現(xiàn)在發(fā)展越來越多地用可塑料和澆注料等不定形耐火材料，澆注料比例逐步增多起來。有的地方用低水泥、超低水泥和高強耐磨澆注料，這有利于耐磨，以提高使用壽命。還有輕質(zhì)涂料和澆注料，這有利于節(jié)能保溫。3 不定形耐火材料發(fā)展趨勢關(guān)于濕式澆注噴射料技術(shù)，國外已經(jīng)發(fā)展了十幾年了，并且比較普遍地應用到各個領(lǐng)域，但是國內(nèi)開發(fā)和應用較慢。到目前才開始起步。主要有寶鋼的出鐵溝的

37、熱濕式澆注噴射10和鋼包永久層的濕法噴涂24，首鋼在加熱爐、中間包永久層37和魚雷車上進行了濕式澆注噴射料的試驗18，河北在鋼包上進行了濕式澆注噴射22，中鋼耐火材料公司在水泥窯的濕式澆注噴射試用38等。這些都說明我國濕式澆注噴射技術(shù)正在起步，應用將很快得到普及?？伤芰弦话闳斯v打施工。勞動強度大，施工環(huán)境差，導致了逐年減少，應該向機械化噴涂的方向發(fā)展。這方面國外已經(jīng)成功地普遍使用，國內(nèi)很少使用，寶鋼在加熱爐上用可塑料成功地進行了機械噴涂施工39。將對促進可塑料的發(fā)展起到引領(lǐng)作用。另一方面，可塑料應該向更高性能的方向發(fā)展。以前可塑料含水較多，氣孔較高，收縮大，抗熱震性較好，但是抗侵蝕性較低，限

38、制了在更高溫度和侵蝕性強的環(huán)境下應用。因此，應該開發(fā)高致密的低加水量的可塑料，這更容易可塑噴涂，把濕式澆注噴射料與之結(jié)合和統(tǒng)一起來，可能會促進澆注料和可塑料施工技術(shù)的發(fā)展。不定形耐火材料因有下列優(yōu)點而使用比率的增大：1）高技術(shù)的不定形耐火材料技術(shù)的發(fā)展，特別是耐火澆注料性能可與耐火磚相匹美；2）用不定形耐火材料對冶金窯爐實施修補，顯著降低了消耗和成本。導致了用戶對修補料的需求增加；3）不定形耐火材料生產(chǎn)容易，設(shè)備投資?。?）施工機械的發(fā)展，導致對應用不定形耐火材料更加省力和高效。今后不定形耐火材料的發(fā)展重點：1）加速開發(fā)低水泥、超低水泥和無水泥高性能澆注料包括預制塊在高溫領(lǐng)域的應用；2）研究開

39、發(fā)干式致密澆注料和火焰噴補料；3）研究改進濕式噴射澆注料技術(shù)，把材料技術(shù)，使用技術(shù)和噴涂設(shè)備結(jié)合起來；4）研究開發(fā)不定形耐火材料噴補和施工法機械化和自動化；5）對于我國應該盡快開發(fā)和推廣應用濕式澆注噴射料技術(shù)到冶金窯爐、水泥石灰窯等高溫窯爐?？傊?，加強冶金窯爐的熱態(tài)和冷態(tài)修補和維護工作，是迫切要做的事情，是發(fā)展方向。 · · 參考文獻1 王秉軍，劉開琪鄧，“鐵水脫硫噴槍澆注料的研制” 2007年全國不定形耐火材料學術(shù)會議論文集34-38,包頭,2007.82 王璽堂，夏霞云，劉新敏，“纖維增強剛玉耐火材料制備及其顯微結(jié)構(gòu)”，耐火材料，1977，31（2）63-65，723

40、何霞，王占民，李再耕，“低水泥澆注料抗暴裂性能的改善”，耐火材料1997，31129-324 單玉香等，“纖維在耐火澆注料中的應用”磚瓦2008239-415 歐陽德剛“鐵水預處理噴槍用耐火澆注料的研究與發(fā)展”，中國冶金187 1-47 王戰(zhàn)民等，“淺談不定形耐火材料新發(fā)展”，耐火材料，2006特刊，40：96-1118 周寧生，胡書禾，張三華等“不定形耐火材料發(fā)展的新動態(tài)”耐火材料，2004，383196-2039 李洪會等,”國內(nèi)外無水炮泥的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展”2007年全國不定形耐火材料學術(shù)會議論文集1-6,包頭,2007.810 田守信等，“Al2O3-SiC-C質(zhì)熱態(tài)濕式噴射澆注料的研究”，耐火材料396426-42812Mitsuo Sugawara，KeisukeAsano. “The recent developments of castable technology in Japan. Proceedings ofUNITECR05,Orlando,USA,200513 甘菲芳等，“硅溶膠結(jié)合Al2O3 - SiC - C澆注料的抗侵蝕性能” 耐火材料， 42