第十六届全国不定形耐火材料学术会议在浙江长兴成功举办
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与高温工业同行 为经济社会稳定发展助力

2018年09月25日 09:42 耐火材料网 xxb/文

导读:为了纪念改革开放40周年,中国耐火材料行业协会组织几家重点耐材企业撰写了纪念文章,介绍了企业的成长、发展过程,见附件。

(二)改革开放提升了耐材产品结构调整和技术研发自主创新的速度

    新中国成立以后,我国耐火材料工业为适应钢铁、建材、有色、电子、化工等产业的发展需求,先后开发了高铝砖、镁铝砖、焦炉硅砖、不定型材料、焦油结合白云石砖、电炉顶高铝砖、烧结刚玉砖、熔铸砖、大型玻璃窑用硅砖和粘土砖、普通硅酸铝耐火纤维,熔融石英质浸入式水口,整体塞棒等连铸专用材料。从数量上保证了钢铁冶炼和建材、电力等高温工业的生产需求,但在质量和品种配套方面,与发达国家比还存在明显差距,也适应不了高温工业新技术的迅速发展。

    在党的十一届三中全会精神指引下,为了适应国民经济迅速发展的要求,从"六五"计划开始,以引进、剖析、消化武钢"0七"工程,南钢氯化球团工程,抚钢VOD/VHD精炼炉项目,贵州铝厂"186"工程,化工系统的十三套合成胺项目,建材系统的大型水泥回转窑,浮法玻璃生产线等一批引进项目为契机,特别是宝钢引进项目所需耐材的逐步国产化,使我国高温工业用耐火材料的技术研发和品种结构出现了质的飞跃。

1、耐火原料。

    业内重点企业和科研院所,大专院校非常重视耐火原料的研发,在采取提纯、均化等不同技术路线使天然原料的品位、质量发生质的飞跃的同时,还研发了大量的合成原料等优质新材料,为耐火制品的研发打下了坚定的基础。这期间,原料发展伴随着耐火产品的研制而研发,始终坚持了立足本土、自主创新的方向,如电熔致密刚玉、高纯烧结莫来石、电熔尖晶石、烧结标准尖晶石、电熔高纯镁砂、电熔大结晶镁砂、鳞片石墨,同时还有相应的结合系统用原料亦发展迅速,如酚醛树脂、高纯铝酸钙水泥、高铝水泥等逐步实现了规模化生产。进入本世纪后,伴随着我国高温工业的快速发展,耐火材料的产量逐年增加,耐火原料的用量也与日俱增。耐火原料的需求在对我国耐火相关产业带来机遇的同时,也增加的新的挑战,例如,资源的浪费问题、天然原料品质下降问题、传统耐火原料无法满足高档制品的要求等问题。可喜的是,在广大企业、科研院所和大专院校的共同努力下,经过十年余的创新发展,我国的耐火原料品种已逐渐得到完善,取得了一定的成就。

    铝硅耐火原料方面:首先是矾土基均质料产品初具规模,已形成了比较完备的产品体系,在大幅提高资源利用率的同时,提升了铝硅耐火原料的品质,铝硅原料的稳定性得到了保障。目前我国已形成了年产百万吨的均质料生产产能,一些示范性企业,如通达耐火技术股份有限公司等不仅生产制造均质料,还深入开展了均质料的应用研究工作,承担了国家科技支撑计划项目,为我国铝硅耐火铝矾土的资源集约利用和品质提升做出了积极贡献。其次是本土板状刚玉的成长和壮大,目前我国已完全具备板状刚玉的自主供应能力,通过技术的消化和创新还形成了微孔刚玉、致密刚玉等新产品种类,为新型高端制品的研发和生产奠定了基础;除此之外,形如高纯莫来石、电熔锆莫来石、莫来石高硅氧玻璃等高档原料也逐渐进入市场,在特定的产品和使用环境中得到了充分的应用。再次是针对高品位矿匮乏,低品位矿亟待提质的问题,山西道尔集团投巨资建设了"年处理200万吨中低品位铝土矿浮选分级综合利用项目",采用"三级五步浮选工艺"洗选高品位铝土矿,使尾矿铝硅比A/S从3.0以下提升到了5.0~6.0;引进世界最先进的多级高梯度超导除铁技术,将产品Fe2O3降低至1.2%以下,完全满足了耐火材料制品生产的需求。镁质耐火原料方面:镁砂的选矿技术得到应用,高纯镁砂、大结晶镁砂等高档镁砂原料形成产业化,为高档碱性耐材制品提供了较充裕的原材料;镁铝、镁铁、铁铝尖晶石得到广泛应用,相应的产品在建材、冶金、有色、环保节能等领域发挥着重要作用,相应的镁铬原料被环保的原材料所替代;镁钙原料的水化问题取得进展的同时,镁钙制品已突破传统思维,在冶金领域得到应用;堇青石、橄榄石等原料也吸引了广大科技人员的注意,相应的制品相继面世。近年来,红柱石作为一种优质原料,由于质量稳定、能耗低,也得到了广泛应用。我国的耐火原料种类更加齐全、品质更加稳定、性能更加优良。

2、钢铁工业用耐火材料。

    在高炉长寿方面,巩义五耐以刚玉为主原料。采用微气孔结构的特殊工艺研制的高炉陶瓷杯用微孔刚玉砖,解决了抗碱浸蚀性、抗炉渣浸蚀性和微气孔三个技术关键,其综合使用性能达到或超过了国外陶瓷杯壁用棕刚玉浇注块的性能指标。他们研制的莫来石、硅线石、低蠕变砖三大类9个牌号的高炉热风炉系列高性能耐火材料产品。在武钢5号(3200 m3)高炉使用,寿命达16年。中钢集团洛阳耐火材料研究院自主研发的赛隆结合刚玉产品,成功应用于宝钢COREX--C3000装置,打破了国外公司产品在COREX熔融炉用耐火材料的垄断地位,扭转了我国炼钢关键部位用耐火材料依靠进口的被动局面。中钢集团耐火材料公司研制的高炉风口区快干高强刚玉--氮化硅--碳化硅复合浇注料,在炼铁高炉使用效果良好,通过了省级科技鉴定。北京科技大学研发的金属复合氧化物非氧化物耐火材料,是具有自主知识产权的新型耐火材料,Si-SiC-棕刚玉高炉陶瓷杯材料已在国内多个大钢的100多座高炉使用。郑州安耐克公司研发的"锥柱复合结构顶燃式热风炉",采用热风炉对称布置、三段式独立结构、三维混合燃烧器、高效小孔格子砖四大核心技术,在提高热风炉系统热效率,改善空煤气混合效果、降低煤气消耗、减少NOx排放、降低工程投资等方面均取得了良好效果。投入市场后在国内20多家钢铁企业近70座热风炉上成功应用,还突破新日铁、卡鲁金等国外公司的技术壁垒和垄断,进入了国际市场。首钢二耐与北科大共同研发的"新型高性能大型高炉用无水泡泥"在使用性能上克服了传统产品的缺陷,在满足大型高炉冶炼及延长使用寿命方面取得了突破性提高。经首钢炼铁厂等大型高炉使用,其拔泡时间,平均出铁次数,吨铁泥耗和钻杆用量等指标均大幅下降。

    在炼钢方面,转炉炉龄是耐火材料质量、冶炼条件及筑炉维护的综合反映,耐火材料质量是炉龄的基础。改革开放前,我国炼钢转炉炉龄一直很低,上世纪70年代末,原鞍钢大石桥镁矿研发的烧成油浸镁白云石砖,才使鞍钢150t大型转炉炉龄提高到1000次以上。随着宝钢引进项目所需耐火材料的逐步国产化,我国自己引进、移植、研发的镁碳砖问世(原辽镁公司、上海二耐及丹东四兴的镁碳砖产品首先在宝钢使用),使转炉炉龄大幅提高,也使我国炼钢转炉用耐火材料跃上了一个新台阶。到2003年转炉平均炉龄4674炉,溅渣护炉技术的推广,使转炉炉龄的世界记录不断刷新,国内重点钢铁企业转炉的炉龄均突破了一万炉大关。武钢耐火公司研制生产的镁碳砖,1999年8月在武钢二炼钢厂2号转炉创下了15208炉的顶底复吹炉龄记录,2002年12月以29942炉刷新了世界记录,2003年3月,在武钢二炼钢1号转炉又创下了30368炉的最新世界记录,实现了在溅渣护炉条件下,耐火材料使用寿命与转炉炉龄同步的突破。营口青花集团自主研制的CaO含量15%-50%镁钙砖系列产品,在太钢、宝钢、酒钢等一百多家钢厂的AOD炉上使用,产量仅次于LWB,居世界第二位,被列为国家星火计划项目。该公司等单位研制生产的RH炉用电熔再结合镁铬砖在武钢等大型钢铁企业使用,替代进口,取得了良好的使用效果。

    在高效连铸方面,濮阳濮耐高温材料有限公司研制的"中包透气上水口",生产成本低,生产效率高,被国家认定为享有知识产权的产品,他们采用板状刚玉,氧化锆,碳化硅等为原料研制的不烧优质滑板,具有扩孔小,抗氧化性能好,耐热震性好的特点。山东耐材集团,先后研制开发了"洁净钢用无碳无硅水口"、"高效连铸用长寿命整体复合塞棒"、"长寿命铝锆碳浸入式水口"和"长寿命不烘烤薄壁长水口"等新产品,进入市场后很快得到了用户的肯定,也顺利通过了省级科技鉴定。洛阳耐火材料研究院与武钢合作完成的"连铸洁净钢用无碳无硅水口",采用铝镁尖晶石水口内衬主原料加入适量ZrO2材料,具有良好的抗热震性和抗渣浸蚀性,内孔有良好的抗冲刷,抗浸蚀和抗氧化铝附着性,经武钢二炼钢使用,其性能可满足超低碳钢生产的需要。唐山时创耐材公司研制的金属--氮化物结合滑板,经过对原料CAN防水化研究,采用半干法成型-氮化烧结一次完成工艺,使滑板具有了较高的常温和高温强度,同时还具备了抗氧化性和抗浸蚀性。

    在不定形耐火材料的应用方面,近年来我国不乏亮点和特色。如铁水包工作衬已越来越多地由砖衬改为整体浇注,使用寿命1000次左右。混铁炉工作衬采用了全部或部分整体浇注取代砖衬,使用寿命3年左右。鱼雷罐采用湿式喷射修补,寿命提高25%以上。为提高施工效率和避免极端气候的干扰,钢包也采用了浇注料预制件作工作衬。铁水包、钢包、中间包等的背衬采用体积密度为1.6-2.2g/cm3的高强、低收缩的半轻质浇注料以减少热损失。大型和异形浇注料预制件的应用日益增多并出口国外,如加热炉烧嘴、烟道砖、锚固砖、高炉风口组合砖等等,均采用浇注料预制件。浇注料预制件的制备,正成为一种新型的耐火材料成型方法。联合荣大自主研发的湿法喷注成套技术,包括成套设备及系列湿法喷注材料,不仅在国内外大小高炉维修维护过程中得到广泛应用,也开始推广至转炉喷注修补、钢包喷注修补、加热炉喷注筑炉,而且可望在不久的将来全面替代传统的耐火材料浇注工艺,实现耐火材料在各种应用环境下的无模具浇注。

3、建材及其他行业用耐火材料。

    1986年以前,我国玻璃窑用电熔锆刚玉砖(AZS)和α-β刚玉砖的产品质量不达标,不能满足用户需求,该产品主要靠进口。为了扭转被动局面,沈阳耐火材料厂从美国CE公司引进了生产电熔锆刚玉砖的5吨电炉及配套装置,通过消化移植,采用了更合理的生产工艺,生产出41#氧化法无缩孔浇铸和普通浇铸等系列电熔锆刚玉熔铸制品。1992年,北京瑞泰公司研制生产的α-β刚玉砖在通辽玻璃厂试用成功。特别是2000年后,产品质量不断提升,生产规模不断扩大,保证了玻璃行业生产技术的发展需要,结束了大型浮法玻璃窑用耐火材料主要依赖进口的局面。营口青花集团等企业选用优质镁砂和高品位铬矿,采用不同工艺路线研制的水泥窑用直接结合镁铬砖,半再结合镁铬砖在国内大型水泥回转窑高温带使用,效果甚佳,替代了进口,同时还填补了国内空白。通达耐火技术股份有限公司自主研发的"新型干法水泥窑用新型板状刚玉浇注料",不但满足了水泥生产需求,还获得了国家专利权。洛阳耐火材料研究院研制的氮化砖结合氮化硅耐火制品,2004年获国家科技进步二等奖,被列为国家重点新产品。在国内国际电解铝行业广泛应用,市场占有率达40%,已成为电解铝工业市场上的知名品牌。该院研制的系列高纯刚玉耐火制品及配套产品,在国内大型化工企业的市场占有率也在不断提高。

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