我國鋼鐵工業(yè)耐火工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與實踐

我國鋼鐵工業(yè)耐火工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與實踐

1我國材料工業(yè)科技的發(fā)展材料材料是為加熱行業(yè)提供的基本材料。在眾多高溫工業(yè)中,鋼鐵工業(yè)是耐火材料最重要的用戶,耐火材料在鋼鐵工業(yè)中的使用量約占總量的65%～70%。鋼鐵工業(yè)對耐火材料的品種、質(zhì)量和數(shù)量的需求,在耐火材料工業(yè)的技術(shù)發(fā)展中起導(dǎo)向作用。我國耐火材料總產(chǎn)量已居世界第一位。2005年,對1359家規(guī)模以上耐火材料企業(yè)進行統(tǒng)計,總產(chǎn)量為2276萬t。我國已成為名副其實的耐火材料生產(chǎn)大國?！笆濉逼陂g,我國耐火材料工業(yè)進行品種結(jié)構(gòu)調(diào)整,技術(shù)進步顯著,自主開發(fā)的“高爐用高導(dǎo)熱微孔模壓炭磚”、“微孔剛玉磚”、“熱風(fēng)爐用系列抗熱震低蠕變磚”、“出鐵溝用溶膠結(jié)合澆注料”、“高爐出鐵溝用Al2O3-SiC-C質(zhì)免烘烤搗打料”、“連鑄用高性能滑板”、“高性能長水口”、“不吹氬防Al2O3沉積浸入式水口”、“薄板坯連鑄用FTSC扁平狀浸入式水口”、“加熱爐用系列快干澆注料”和“高熱穩(wěn)定性Al2O3空心球磚”等一大批科技成果,獲得冶金科技成果獎或省、市、自治區(qū)科委頒發(fā)的科技成果獎;中鋼集團洛陽耐火材料研究院完成的“鋁電解槽用氮化硅結(jié)合碳化硅制品”榮獲國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎。我國耐火材料工業(yè)科技進步的主要標志如下:(1)現(xiàn)代化大型聯(lián)合鋼鐵企業(yè)用的重要耐火材料產(chǎn)品已基本做到國內(nèi)自給,而且每年還有耐火原料和耐火制品出口。2005年耐火制品出口總量達到153萬t。這是個很突出的成就,因為在20世紀80年代實行改革開放初期,這些重要產(chǎn)品95%以上需從國外進口。(2)重要用途的耐火材料的使用壽命有了顯著提高。如:高爐出鐵溝用Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料的通鐵量已超過15萬t;大中型高爐壽命已超過10年,最高達14年;氧氣轉(zhuǎn)爐爐齡達5000爐以上,采用濺渣護爐技術(shù)時,爐齡達幾萬爐;大中型鋼包壽命已達200爐。(3)冶金新技術(shù)用耐火材料的研發(fā)取得可喜的成績。如:薄板坯連鑄用的異型浸入式水口,初步試驗,狀況良好;潔凈鋼生產(chǎn)所需各種無碳或低碳、無硅或低硅耐火材料應(yīng)運而生。(4)耐火材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究取得了新的進展。如:以高鋁礬土為基料,開發(fā)出均質(zhì)礬土熟料、電熔剛玉、電熔鋯剛玉-莫來石和尖晶石等;以菱鎂礦為基料合成的高鐵鎂鈣砂,已在工業(yè)上應(yīng)用并取得成功;以高鋁礬土為基料,采用高溫還原氮化工藝,促使礬土中的Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為SiAlON或AlON,再制成復(fù)合材料的試驗研究工作,也取得了進展。在復(fù)合材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面,北京科技大學(xué)研究開發(fā)了Al2O3-SiC-Si質(zhì)制品,并在高爐陶瓷杯上應(yīng)用成功;西安建筑科技大學(xué)研究開發(fā)的SiAlON結(jié)合剛玉滑板,使用效果良好;鄭州大學(xué)在氧化物-非氧化物復(fù)合材料制品的研究與開發(fā)方面,取得了可喜的成果;武漢科技大學(xué)研究鋼水與耐火材料的相互作用機理,探討了耐火材料與鋼中氧含量的關(guān)系,含碳耐火材料的增碳作用和耐火材料與鋼中磷、硫、氮含量的關(guān)系,為潔凈鋼冶煉時如何選用合適的耐火材料提供了依據(jù)。王金相:男,1940年生,教授級高級工程師,博士生導(dǎo)師。215年來，中國的耐酸性2.1科技成果2.1.1國內(nèi)碳磚與高爐炭磚的技術(shù)指標國產(chǎn)的普通微孔炭磚,其主要性能指標和國外產(chǎn)品接近,在國內(nèi)很多高爐上的使用效果不錯,如武鋼4號高爐就是使用國產(chǎn)普通微孔炭磚,壽命已達10年。要使高爐壽命進一步提高到10～15年,對炭磚就有更高的要求,主要是熱導(dǎo)率和微氣孔指標應(yīng)更高。蘭州炭素廠和武鋼技術(shù)中心合作,成功研制了超微孔炭磚,其主要指標:600℃時熱導(dǎo)率達到18～20W·m-1·K-1,平均孔徑達到0.1μm,<1μm孔容積率大于85%,其他性能指標也保持優(yōu)良,達到國外同類產(chǎn)品實物的質(zhì)量水平。鞏義市第五耐火材料廠和武鋼技術(shù)中心合作,以世界先進的炭磚產(chǎn)品美國NMA熱壓小炭磚的實物性能指標為研究目標,首先研制出普通微孔炭磚并投入生產(chǎn)和高爐應(yīng)用,然后在此基礎(chǔ)上研究提高炭磚熱導(dǎo)率的途徑,達到優(yōu)質(zhì)炭磚的目標。研究內(nèi)容包括:①炭磚原料,無煙煤的選擇及提高質(zhì)量的途徑;②生產(chǎn)炭磚的結(jié)合劑選擇試驗,生產(chǎn)炭磚的傳統(tǒng)方法是以瀝青為結(jié)合劑,改用酚醛樹脂作結(jié)合劑進行可行性試驗;③提高熱導(dǎo)率是該項目的最大難題,其提高途徑是成敗的關(guān)鍵;④為提高炭磚抗鐵水熔蝕性和微氣孔指標,需要改進添加物的種類和數(shù)量,除加硅以外,還要研究加入Al2O3的作用;⑤由于石墨加入引起炭磚強度大幅度下降,成為研究工作新的難題。通過大量的試驗,改進生產(chǎn)工藝,圓滿地解決了這些問題,研制成功高導(dǎo)熱微孔模壓炭磚(獲2006年河南省科技成果三等獎)。其各項性能指標,特別是熱導(dǎo)率和抗鐵水熔蝕性兩項關(guān)鍵性能,達到和超過國際名牌產(chǎn)品,如美國NMA熱模壓小炭磚、德國7RDN微孔炭磚和日本的BC-8SR超微孔炭磚。該磚適用于作高爐爐缸的炭磚爐襯,可以替代用于高爐爐缸的進口優(yōu)質(zhì)炭磚。武鋼在研究高爐磚襯破損和侵蝕機理的基礎(chǔ)上,提出了多項高爐耐火材料的特殊使用性能檢測方法,如抗堿性、抗鐵水熔蝕性、平均孔徑、<1μm孔容積率、抗氧化性等,這些檢驗方法已在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。2.1.2熔噴調(diào)整材料高爐大型化和高冶煉強度的發(fā)展趨勢,造成高爐耐火材料的使用環(huán)境更加惡劣,給高爐長壽帶來損害。爐缸部位的耐火材料受到爐渣、鐵水以及堿的沖刷侵蝕,現(xiàn)有的材料已不能滿足高爐長壽的需要。20世紀末,歐洲一些國家把爐缸側(cè)壁設(shè)計成多種耐火材料的復(fù)合爐襯,周邊靠冷卻壁砌高導(dǎo)熱的微孔炭磚,內(nèi)側(cè)襯砌一定厚度的低導(dǎo)熱、高荷軟、耐沖刷、抗侵蝕的陶瓷耐火材料,整個爐缸耐火材料形成一個圓環(huán)形杯狀結(jié)構(gòu),俗稱“陶瓷杯”。它保護炭磚,消除炭磚的環(huán)狀斷裂,抵抗熔融金屬和爐渣對炭磚的異常侵蝕。由鞏義市第五耐火材料總廠、武鋼技術(shù)中心和武鋼煉鐵廠共同完成的“高爐陶瓷杯用微孔剛玉磚”項目(獲2003年鄭州市科技成果二等獎),采用電熔致密剛玉和電熔棕剛玉為主要原料,加有特殊添加劑,以酚醛樹脂為結(jié)合劑,采用特殊的微氣孔生產(chǎn)工藝,經(jīng)模壓成型,高溫?zé)?并經(jīng)機床精磨后預(yù)組裝,研制成高爐陶瓷杯用微孔剛玉磚,其抗堿侵蝕性、抗爐渣侵蝕性和微氣孔三大指標都達到或超過法國陶瓷杯用的棕剛玉澆注塊的實物質(zhì)量水平,已成功應(yīng)用于武鋼、杭鋼、柳鋼、天鋼等廠的高爐,取得了良好的使用效果。由華菱集團湘鋼耐火廠和武漢科技大學(xué)合作開發(fā)的SiAlON結(jié)合剛玉-碳化硅復(fù)合材料,應(yīng)用于高爐陶瓷杯,這一技術(shù)方向也得到了肯定。剛玉-碳化硅復(fù)合材料克服了碳化硅材料抗堿性差,也克服了剛玉耐火材料高溫強度和抗熱震性不足的弱點。SiAlON結(jié)合剛玉-碳化硅磚在高爐上的使用效果,優(yōu)于剛玉-莫來石和棕剛玉-碳化硅陶瓷杯,它可以長期使用于還原氣氛,具有抗爐渣、鐵水以及堿的滲透、沖刷和侵蝕的性能。因為碳化硅含量少,熱導(dǎo)率較低,有利于提高鐵水溫度和爐缸的熱穩(wěn)定性。2.1.3高爐關(guān)鍵部位爐襯材料爐腹、爐腰和爐身中下部爐襯的工作條件相近,主要是爐渣侵蝕,堿金屬侵蝕,爐料和渣鐵的沖刷、磨損等。這些部位靠強化冷卻形成渣壁保持正常生產(chǎn),磚襯僅留有很薄的鑲磚,耐火材料的用量很少。在成渣帶以下選用氮化硅結(jié)合碳化硅磚、賽隆結(jié)合剛玉磚或賽隆結(jié)合碳化硅磚。爐身中部無渣區(qū)選用燒成微孔鋁炭磚,爐身上部用磷酸浸漬粘土磚。氮化硅結(jié)合碳化硅磚和賽隆結(jié)合碳化硅磚成功用于高爐,作為高爐關(guān)鍵部位爐襯材料,已有二十多年歷史。近年來,中鋼集團洛陽耐火材料研究院在碳化硅磚的制造工藝和裝備研制以及產(chǎn)品質(zhì)量提高方面做了許多試驗研究工作,取得很大進步。設(shè)計制造了大臺面振動成型機、遠紅外電熱干燥窯和高密封電加熱氮化燒成窯等關(guān)鍵設(shè)備,獨創(chuàng)出提高坯體密度并使坯體密度沿厚度方向均勻分布的加壓成型工藝,以及能使厚磚芯部充分氮化的燒成工藝。解決了大規(guī)格厚板制品的成型和燒成技術(shù)難題,在國內(nèi)首次采用該先進技術(shù)和設(shè)備制造出優(yōu)質(zhì)碳化硅磚,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。產(chǎn)品理化性能指標達到或超過國際同類產(chǎn)品先進水平?！颁X電解槽用氮化硅結(jié)合碳化硅制品”榮獲2004年國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎,這也是近年來耐火材料行業(yè)獲得的最高科技成果獎。2.1.4開發(fā)和應(yīng)用抗熱震低氧化磚的研究,顯著提高了由鞏義市第五耐火材料總廠和武漢科技大學(xué)等單位聯(lián)合完成的“高爐熱風(fēng)爐用系列抗熱震低蠕變磚”,獲2004年冶金科技成果三等獎。以國產(chǎn)剛玉、莫來石、紅柱石、硅線石等為主要原料,嚴格控制原料中TiO2、R2O等雜質(zhì),采用多級配料,基質(zhì)均化,引入特殊添加劑等,成功地研制和生產(chǎn)出抗熱震低蠕變磚。該研究工作從物相組成、顯微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系入手,為實現(xiàn)同時滿足高抗蠕變性和高抗熱震性的目標,全面和深入地開展了開發(fā)和應(yīng)用研究,在基質(zhì)組成設(shè)計、顯微結(jié)構(gòu)控制、選用特殊添加劑等方面有重大創(chuàng)新,制訂出嚴格控制原料雜質(zhì)含量,實行多級配料,引入特殊添加劑,確?；|(zhì)均化和綜合性能優(yōu)化的工藝制度,使產(chǎn)品的主要理化性能指標達到國外同類產(chǎn)品水平,其蠕變率≤0.2%(1450℃,20～50h),抗熱震性≥30次(1100℃,水冷)。產(chǎn)品先后在武鋼、鞍鋼、寶鋼等單位的熱風(fēng)爐使用,效果良好。由鞍鋼耐火材料公司自行研制的低蠕變紅柱石磚、低蠕變粘土磚和低蠕變硅磚,其性能指標完全達到了國外同類產(chǎn)品水平,已成功在高爐熱風(fēng)爐上使用。2.1.5試驗與結(jié)果分析武漢鋼鐵公司和武漢科技大學(xué)合作開發(fā)的出鐵溝用溶膠結(jié)合Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料,不使用水泥作結(jié)合劑,在高溫下的抗折強度比水泥結(jié)合澆注料的高,抗氧化性和抗侵蝕性好,快速烘烤時不產(chǎn)生裂紋,加熱時,有害氣體排放量低,有利于環(huán)保。該自流澆注料的通鐵量可達到15萬t,快干型的澆注料成型后1h即可脫模,快速烘烤2～3h即可投入使用,在2200m3高爐主溝使用,經(jīng)過1～2次修補,通鐵量可達到20萬t。中鋼集團洛陽耐火材料研究院與兄弟單位合作,完成“高爐出鐵溝用Al2O3-SiC-C質(zhì)免烘烤搗打料”的研制工作(2004年河南省科技成果三等獎)。通過對不同種類的原料、結(jié)合劑,不同碳的形式以及添加劑等的比較研究,開發(fā)研制了Al2O3-SiC-C質(zhì)高爐出鐵溝免烘烤搗打料。選用我國豐富的優(yōu)質(zhì)礬土、電熔剛玉和碳化硅等為主要原料,復(fù)合樹脂為結(jié)合劑研制的高爐出鐵溝用Al2O3-SiC-C質(zhì)免烘烤搗打料,其特點是搗打后無需烘烤即可出鐵,保證了搗打料在具有一定抗渣性能的同時,兼顧了渣線和鐵線不同使用部位的要求,減少了修溝時烘烤的麻煩;選用合適的添加劑,保證了該搗打料有一定的保存性。該產(chǎn)品的理化性能指標和使用效果居國內(nèi)領(lǐng)先水平。研制的Al2O3-SiC-C質(zhì)免烘烤搗打料分別在鞍鋼985m3和南京鋼廠380m3高爐出鐵溝上進行了實際工業(yè)應(yīng)用。結(jié)果表明,該搗打料具有良好的抗爆裂性、抗渣鐵侵蝕性和抗氧化性,確實可以勿需烘烤即可出鐵,施工性能良好,與原溝襯結(jié)合性好,使用壽命長。在鞍鋼和南京鋼廠的通鐵量分別達2.75萬t和4.0萬t,使用壽命是同材質(zhì)搗打料的2～3倍,取得了良好的使用效果。武漢科技大學(xué)、登封市宏源耐火材料公司用氮化硅、硅等替代Al2O3-SiC-C配料中的部分SiC,利用原位反應(yīng)原理研制成功SiAlON增強的新型Al2O3-SiC-C質(zhì)出鐵溝自流澆注料。該產(chǎn)品具有抗渣侵蝕性好,高溫強度高,施工性能好的特點。在武鋼2號高爐出鐵溝試用,在不噴補的情況下,通鐵量一次超過15萬t,使用效果達到了國際同類產(chǎn)品的先進水平。北京科技大學(xué)探索了氮化硅鐵在Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料中的應(yīng)用。利用閃速燃燒工藝制備氮化硅鐵是近年來開發(fā)的一種原料合成新工藝。氮化硅鐵因其中含有的Si3N4相的耐火度高,抗侵蝕性好而被用作耐火材料原料,氮化硅鐵在Al2O3-SiC-C系鐵溝料中,還能起防氧化作用,Si3N4氧化后生成的SiO2與Al2O3等反應(yīng)形成玻璃膜,覆蓋于材料表面,使含C材料抗氧化性增強。2.1.6帶型碳材料來提高滑動口的耐久性與抗侵蝕性濮陽濮耐高溫材料有限公司采用正交回歸實驗和最緊密堆積原理確定高性能滑板的最佳顆粒級配;采用酚醛樹脂結(jié)合劑,添加超微粉、尖晶石、鋯剛玉等來提高滑板的使用性能;通過對抗熱震性、抗渣侵蝕性、高溫強度、生產(chǎn)工藝進行細致的研究來實現(xiàn)材料的最佳性能。通過加入合適的碳材料來提高滑板的抗侵蝕性和抗氧化性能;通過加入高效抗氧化劑來提高材料的抗氧化性能和高溫強度;通過添加合適的鋯剛玉等含氧化鋯材料,并確定合適的配比和加入量,提高了滑板的抗熱震性和抗侵蝕性。采用不燒工藝,開發(fā)的連鑄用高性能滑板具有擴孔小,抗氧化性能強,抗熱震性能好等特點,最高的使用壽命達到3～5爐,較高的使用壽命和合適的性能價格比,使其推廣應(yīng)用前景非常廣闊(獲2004年河南省科學(xué)技術(shù)進步二等獎)。西安建筑科技大學(xué)、中鋼集團洛陽耐火材料公司等單位采用特殊添加劑、特種燒成工藝與加工工藝,制成新型滑動水口,其耐磨性好,抗氧化能力強,高溫強度大,使用中擴孔小,滑動面不易拉毛,不漏鋼,使用壽命比傳統(tǒng)滑動水口提高。在國外90t電爐鋼包上使用壽命達6次,超過同期使用的國外產(chǎn)品水平;在國內(nèi)90t轉(zhuǎn)爐鋼包上使用,效果也很好(獲2001年冶金科技成果二等獎)。2.1.7不同厚度復(fù)合的血清式集料中鋼集團洛陽耐火材料研究院、武漢鋼鐵集團公司完成的“不吹氬防Al2O3沉積浸入式水口用內(nèi)襯材料及其應(yīng)用研究”,主要開發(fā)了一種新型耐火材料CaZrO3-C,CaZrO3-C以適宜厚度復(fù)合在浸入式水口內(nèi)壁。在使用時CaZrO3的CaO與鋼水的Al2O3夾雜物反應(yīng)形成低熔點化合物,進而避免了澆鑄Al鎮(zhèn)靜鋼時的氧化鋁堵塞水口對生產(chǎn)造成的不利影響。該種水口已經(jīng)在武鋼、太鋼等鋼廠推廣使用,使用效果顯著,可以明顯提高澆鑄爐次。該技術(shù)的推廣應(yīng)用,可以解決困擾鋼廠浸入式水口堵塞的問題,提高鋼廠的澆鑄爐次和產(chǎn)量,并同時改進澆鑄鋼坯的質(zhì)量(2001年河南省科技成果二等獎)。2.1.8系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及材料特點中鋼集團洛陽耐火材料研究院、洛陽南苑耐火材料有限公司完成的“連鑄潔凈鋼用無碳無硅水口的研制與應(yīng)用”,主要開發(fā)了以Al2O3-MgO尖晶石材料為主要成分的內(nèi)襯材料,該內(nèi)襯以適宜厚度復(fù)合于水口內(nèi)壁,形成了無碳無硅浸入式水口。由于無硅無碳使工作表面平滑,并降低了與Al2O3的反應(yīng)性;同時尖晶石材料比鋁碳材料的熱導(dǎo)率低,減少了鋼水溫度的降低,所以Al2O3-MgO尖晶石無硅無碳材料可以降低Al2O3附著,并降低水口材料對鋼水的增硅、增碳。在武鋼進行了連鑄深沖鋼、無取向硅鋼和超低碳鋼的現(xiàn)場使用表明,所開發(fā)水口適用于潔凈鋼連鑄,連澆爐次達7爐,連鑄過程中水口內(nèi)襯無Al2O3沉積,不污染鋼液。該水口的推廣,有助于我國進行高品質(zhì)鋼的冶煉(2003年冶金科技成果三等獎)。2.1.9梯度材料的應(yīng)用濮陽濮耐高溫材料有限公司完成的“高性能長水口的研制”獲2005年河南省科學(xué)技術(shù)進步二等獎。其研究的主要內(nèi)容:經(jīng)過對氧化物-碳系列、氧化物-碳化物及氮化物系列進行系統(tǒng)研究,選擇出綜合性能良好的材料搭配體系,確保材料具有優(yōu)良的使用性能;選用了與主體材料匹配又具有良好性能的添加劑材料;借鑒了相關(guān)領(lǐng)域研究開發(fā)梯度材料的復(fù)合新技術(shù);抗氧化涂料中引入低熔物。通過引入適當品種、合理形式和科學(xué)比例的外加劑,對鋁鋯碳系列、賽隆結(jié)合系列進行優(yōu)化篩選,試制出抗渣性能好、抗熱沖擊性能高的新材料。選用電熔鋯莫來石、板狀剛玉等高性能原料,通過優(yōu)選合適的碳源材料、高效抗氧化劑及結(jié)合劑,采用造粒、等靜壓成型工藝,成功開發(fā)具有免烘烤、抗侵蝕、耐沖刷性能好等特點的高性能長水口,使用壽命7～8爐,平均使用8h左右。2.1.1薄板坯連鑄用信息模型隨著中國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展,薄板坯連鑄成為各大鋼鐵公司競相開發(fā)的主要項目。薄板坯連鑄用浸入式水口是其生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵耐火制品。該水口在使用過程中的穩(wěn)定性、高壽命對鑄坯生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量都有決定性的影響。受鑄機尺寸的限制,該浸入式水口形狀特異,外形扁平,不僅給成型、制作帶來極大的困難,更對制品的抗熱震性和抗渣侵蝕性這一矛盾帶來嚴峻的挑戰(zhàn),是連鑄浸入式水口中科技含量最高、技術(shù)難度最大的一種。長期以來薄板坯連鑄浸入式水口被外國公司壟斷,是我國高檔耐材領(lǐng)域的一項空白。中鋼集團洛陽耐火材料研究院和珠江鋼廠合作,在國內(nèi)率先開發(fā)出薄板坯連鑄用浸入式水口,在珠江鋼廠使用,達到國際先進水平。鞍山市東方巨業(yè)高級陶瓷有限公司,鞍山科技大學(xué)針對唐鋼熱軋薄板廠達涅利FTSC薄板坯連鑄用浸入式水口存在的問題,根據(jù)“功能梯度復(fù)合”的設(shè)計思想,通過對水口各部位材質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)的控制、異相材料界面性能的研究,成功地解決了浸入式水口抗熱震性與抗侵蝕性之間的矛盾。研制開發(fā)的水口,質(zhì)量十分穩(wěn)定,事故率明顯降低,解決了長期困擾現(xiàn)場生產(chǎn)的浸入式水口炸裂、穿孔等問題,使用壽命與維蘇威的產(chǎn)品相當,抗熱震性能優(yōu)于國外公司同類產(chǎn)品,滿足了生產(chǎn)要求。目前已成為主要供貨方(2005年鞍山市科技成果一等獎)。該成果對FTSC連鑄生產(chǎn)線的國產(chǎn)化,對提升中國耐材工業(yè)的制造水平,使中國耐材走向國際高端產(chǎn)品的競爭市場,對我國鋼鐵工業(yè)打破國外壟斷均具有重大的意義?！疤其摫“迮鬟B鑄連軋生產(chǎn)線技術(shù)集成與自主創(chuàng)新”項目,獲2006年冶金科學(xué)技術(shù)一等獎。其中薄板坯連鑄關(guān)鍵耐火材料的國產(chǎn)化是重要內(nèi)容之一。2.1.1小批量產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè)濮陽濮耐高溫材料有限公司研究了不同原料和結(jié)合體系及高效外加劑對快干澆注料施工性能、烘烤性能、防爆性能和理化指標的影響,研究適于快干澆注料的工藝路線和工藝參數(shù)。根據(jù)實驗室研究結(jié)果,制備小批量產(chǎn)品,到部分鋼廠試用,并根據(jù)使用情況對工藝和配方進行適當調(diào)整,使產(chǎn)品的理化性能達到標準的要求。建成年產(chǎn)2萬t快干澆注料生產(chǎn)線。該成果獲2002年河南省科技成果二等獎。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于冶金行業(yè)的加熱爐及機械行業(yè)的熱工設(shè)備,已在濟鋼、凌鋼、海鑫鋼廠、太鋼等廠的加熱爐上使用,產(chǎn)品性能穩(wěn)定,質(zhì)量可靠,效果良好。2.1.1抗熱震性磚的研制中鋼集團洛陽耐火材料研究院等單位完成的“新型SiAlON結(jié)合Al2O3空心球磚的研究”和“高熱穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚的研制”2個項目,均獲得2001年冶金科技成果二等獎。以Al2O3空心球、硅粉和Al2O3粉為原料,采用先進的氮化反應(yīng)燒結(jié)工藝,研制出高抗熱震性的SiAlON結(jié)合Al2O3空心球磚。該磚對抗熱震性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、常溫和高溫強度等性能要求苛刻的高溫窯爐,表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性,使用效果遠優(yōu)于普通Al2O3空心球磚。以氧化鋁空心球為骨料,氧化鋁細粉和含硅礦物為基質(zhì),添加微量外加劑,硫酸鋁、紙漿等作結(jié)合劑,經(jīng)混練,振動成型、干燥和燒成制成的抗熱震性優(yōu)異的氧化鋁空心球磚,其特點為:氧化鋁空心球磚坯在燒成過程中,基質(zhì)內(nèi)的含硅礦物和氧化鋁細粉發(fā)生二次莫來石化反應(yīng),在微量外加劑的促進下,莫來石呈針柱狀發(fā)育,針柱狀莫來石晶體長徑比較大(8～9倍)且相互交錯、鑲嵌構(gòu)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、力學(xué)強度大的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而大幅度地提高了氧化鋁空心球磚的抗熱震性。產(chǎn)品理化性能指標超過國外同類產(chǎn)品的實物水平。在武鋼硅鋼片廠無氧爐上使用,預(yù)計使用壽命在10年以上。2.2復(fù)合材料生產(chǎn)大國改革開放以來,經(jīng)過二十多年的努力,我國耐火材料技術(shù)得到了很大發(fā)展,許多產(chǎn)品已達到或接近國際先進水平,已成為耐火材料生產(chǎn)大國,耐火材料總產(chǎn)量居世界第一,基本滿足鋼鐵工業(yè)發(fā)展的需求。但我國耐火材料整體技術(shù)水平與國際先進水平相比還存在相當大的差距,特別是一部分關(guān)鍵耐火材料產(chǎn)品仍需進口。2.2.1熔噴非結(jié)晶硅磚和硅系硅磚高爐長壽水平及其系統(tǒng)技術(shù)與國外還有差距。大、中型高爐使用壽命一般8～12年,最高15年。國外高爐使用壽命較長,日本最長達到20年零6個月。在爐襯方面,我國微孔石墨磚,微孔鋁碳化硅磚和微孔碳化硅磚剛剛起步生產(chǎn)和應(yīng)用。在維護方面,濕式噴補技術(shù)、可塑噴補技術(shù)、優(yōu)質(zhì)壓入料和優(yōu)質(zhì)炮泥的使用都與國外有較大差距。與熔融還原技術(shù)相關(guān)的耐火材料的研究開發(fā),需要跟上熔融還原技術(shù)的發(fā)展。熱風(fēng)爐用的非結(jié)晶硅磚和零膨脹硅磚國內(nèi)還是空白。炮泥和出鐵溝耐火材料的使用壽命也不如國外。2.2.2生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)爐襯材料采用濺渣護爐技術(shù)后,我國轉(zhuǎn)爐爐齡達到了世界先進水平。但濺渣護爐中也出現(xiàn)一些問題,如濺渣料消耗高,影響復(fù)吹和鋼水質(zhì)量,延長了精煉時間,提高了煉鋼成本等。需要思考能否研制出更優(yōu)質(zhì)的爐襯材料,從而減少或不用濺渣護爐技術(shù)。電爐煉鋼方面,直流電弧爐底電極導(dǎo)電材料的使用壽命不高,而且還需進口。國外使用壽命達到13600爐次,我國僅3000余爐次。對于鋼棒結(jié)構(gòu)的底電極,國外壽命達到5000爐次,我國只有2000爐次。2.2.3鋼包、材料與材料我國的鋼包噸鋼耐火材料消耗與國外有較大差距。我國大型鋼包使用壽命最高280次,噸鋼耐火材料消耗為2.5kg;而國外通過套澆和良好的維護技術(shù),鋼包使用壽命達到800次,噸鋼耐火材料消耗為0.92kg。耐火材料還不能完全滿足潔凈鋼冶煉的需要,如鋼包渣線還使用低碳磚,含碳材料使鋼水增碳,而用含磷酸鹽結(jié)合的材料時,又使鋼水增磷,很多耐火材料使鋼水增氧等。耐火材料爐襯對鋼水嚴重污染,有待解決。2.2.4薄板坯、薄帶連鑄技術(shù)的應(yīng)用近終形連鑄用的異型薄壁浸入式水口、陶瓷側(cè)封板等,基本上是依靠進口,尚不能滿足薄板坯、薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展的需要。優(yōu)質(zhì)滑動水口,國外使用壽命達到8～12次,國內(nèi)只有3～4次。2.2.5廠垃圾被廢棄我國目前用后耐火材料約300萬t,80%以上當成鋼廠垃圾被廢棄。既占用了土地,又對環(huán)境造成污染。國外