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提高技术水平，降低生產成本，增強竞争能力

韩行禄 高工
北京中冶集团建筑研究

一、 基本概念

耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，是服务高温技术的基础材料，是砌筑窑炉等热工设备的结构材料，也是制造某些高温容器和部件或起特殊作用的功能性材料。
耐火材料分为定行耐火材料，不定行耐火材料和特种耐火材料等三大类。一般是由耐火骨料、粉料、结合剂和外加剂组成的，又分为烧成耐火材料和不烧耐火材料。
金属耐火材料，金属氧化物结合耐火材料和单质Al／SI结合耐火材料等提法,与基本概念相背是错误的。
耐火材料还分为重质和轻质（隔热）耐火材料，定性隔热耐火材料系指总气孔率不低于45%的材料，轻质不定型耐火材料系指烘干体积密度≤1.88/cm3的材料。有些资料上，将体积密度>1.8/cm3的材料，也称作轻质不定型耐火材料，这是错误的。
将耐火骨料和粉料称为耐火集料是错误的。集料概念是混凝土中的称呼，系指石子和沙子而言。

二，根据使用条件，确定技术路线

耐火材料企业科教工作者，必须熟知和掌握热工设备及使用条件，损毁机理，以耐火材料理论为前提，合理选择原材料品种，技术配方，达到降低成本和窑炉长寿的目的，这样也增强了市场竞争力。

1，轧钢加热炉
1）加热炉种类和使用条件 条件为间歇生产，温度1000-1350℃。
2）加热炉用不定型耐火材料
A耐火可塑料和粘土浇注料
名称 耐火可塑料
粘土浇注料
AL2O3,℅
50
53
63
55
60
65
体密，8/㎝3≥
2.28
2.30
2.34
2.35
2.40
2.45
耐压强度
110℃
16
18
13
10
13
15
MPa,≥
1350℃
30
45
40
40
45
50
烧石线变化
1350℃
±0.5
±0.4
±0.4
±0.5
±0.4
±0.4

耐火可塑料在武钢1米加热炉上使用26年，在其它厂使用寿命8年以上， 并能继续使用，粘土浇注料在鞍钢中板和齐钢450加热炉上使用8年以上， 仍可使用。

B、 微膨胀低于水泥浇注料
化学成分
AL2O3
58
62
68
70
﹪≥
CaD
1.8
2.0
2.0
（mgo）
体密、8/cm3≥
2.33
2.45
2.45
2.50
耐压强度
110℃
15
22
25
25
Mpa、≥
1000℃
35
45
50
50

1400℃
50
60
65
65
烧后线变化﹪
1400℃
0～+0.5
0～+0.6
0～+0.5
±0.4
使用部位
炉顶
炉墙、隔墙
烧嘴砖包扎料
炉底

微膨胀低水泥浇注料在萍钢高线大跨度内制式加热炉上的使用近8年，仍完好无损。该料自2000年以来，在100多座加热炉上使用，均取得良好效果。其特点是强度较低而适用，故抗热震性好，使用寿命长。

C、低水泥耐火浇注料
编号
1
2
3
4
AL2O3、﹪ ≥
60
65
70
75
体密、8/cm3≥
2.42
2.50
265
2.72
耐压强度
110℃
50

65
70
MPa、≥
1000℃
60
70
80
85

1400℃
80
85
90
95
烧后线变化﹪
1400℃
±0.5
±0.5
±0.4
±0.4

低水泥浇注料 编号2在萍钢棒材加热炉上使用寿命一年，从2月起开始修补，前后修补4-5次，花近60万元；编号3在包钢均热炉上使用寿命为43天，700mm厚的炉墙，已剥落所剩无几啊。
该类料，在其它加热炉上使用寿命也是很低的，最多未超过2年，其间需要修补数次。故强度高，抗热震性差所致。

2、钢包用耐材
钢包是盛装高温钢水的容器。国内大钢包为300t,小的有几吨，使用条件是间歇操作，即盛装钢水时，使用温度1600℃以上，放完钢水时，其温度骤降，最低时只有1000℃左右。因此，衬体材料应具有优良的抗高温熔渣和钢水的侵蚀冲击得力，在急冷急热的条件下不开裂，即要有高抗热震性。
根据包衬使用部位不同又分为永久衬和工作衬，工作衬又分为包底，包壁，渣线和包口效位。因使用部位不同即使用条件各异，所有材料也不同，必须合理经济选用，达到节能长寿的目的。
1）永久衬
永久衬主要起保保温隔热作用，使用温度一般1000℃左右，当工作衬很薄或烧穿时，能承受一包钢水的能力即可，然后拆包大修。
永久衬一般用低水泥高铝质浇注料即能满足要求 ，其体积密度2.1/c㎡ 左右，有些单位用刚玉质材料，铝镁尖晶石质材料等，配成的浇注料成本高，体密大，不保温隔热，不利工作衬的使用。

2）工作衬
A、定型制品
铝镁质砖，渣线用镁质砖，其碳含量根据钢种不同而异。铝质材料用刚玉、特矾一矾不同，铝镁尖晶石用量适当，必须添加镁砂类材料，以便在使用工程中产生原位反应，生成铝镁尖晶石，达到衬体有微膨胀的效果，提高抗热震性。
B、不定形耐火材料
从上世纪七十年始，不定型耐火材料在钢包上得到了应用，由铝镁质掏 打料发展到今天的耐火浇注料，其用量约占包衬材料的60%。
a、包底工作衬
包底工作衬受钢水冲击大，浸泡的时间长，因此要用高强度铝镁质浇注料。
b、包壁工作衬
包壁工作衬受渣侵急冷急热冲击等因素影响，因此要用强度适中，1100℃和1550℃强度比接近的铝镁浇注料，以便提高抗热震性和抗渣性 。
渣线一般用镁炭砖砌筑，也试用过含碳浇注料。

总之，要根据衬体部位不同，使用条件差异，合理选择，铝镁质耐火浇注料 ， 达到长寿的目的。

3、水泥回转窑前窑口

1）回转窑种类：干法窑和湿法窑两大类
近年用的最多是预分解窑（pc）和预热器窑（SP）。
2）使用条件
PC窑和SP窑比传统回转窑的窑转速高3-4倍，工作温度高、热负荷大，碱金属、硫和氯等物质蒸发和凝聚的数量大，致使碱蚀严重。
新法窑用不定形耐火材料占总耐火材料用量1/3左右。
回转窑前窑口是回转窑的薄弱环节，使用温度900-1250℃，需承受急冷急热气流冲击，高温水泥注料磨损和高温有害气体碱蚀等，使用条件十分苛刻，衬体损毁主要是开裂、剥落和磨蚀等。
3）钱窑口国内外普遍用耐火浇注料

A、窑口用钢纤维增强浇注料性能
国别
中国
丹麦
日本
AL2O3、﹪ ≥
93
80
70
62
95
84
体密、8/cm3≥
2.93
2.80
2.60
2.45
3.20
2.94
耐压强度
110℃
90
85
80
100
80
122
MPa、≥
1100℃
100
85
110
100 1000℃
80
1000℃
173
1500℃
使用寿命2-8个月，还需进行小修小补。

B、窑口用浇注料的研发
钢纤维增强高铝莫来石质低水泥浇注料，其理化指标应当是AL2O3、50﹪～70﹪，烘干1100℃耐压强度分别约为40 MPa和70 MPa。
耐火骨料选用二、三级矾土熟料、焦宝石和莫来石等，临界粒径放大。搞好颗粒级配，达到最大堆积密度。
耐火粉料选用棕刚玉高铝料、莫来石和碳化硅等材料，也应搞好颗粒级配。
结合剂选用铝酸钙水泥，超微粉和磷酸盐等，最好复合使用，成型 能拆模，烘干耐石强度达到40 MPa左右即可。
外加剂和外加物有分散剂、促凝剂、烧结剂、防爆剂和耐热钢纤维等。
应当指出，耐火粉料、结合剂和外加剂之间，在常温下能产生拆模强度，高温下能发生原位反应，产生影响，提高材料性能。
所研发的浇注料，在回转窑前窑口上使用，一般一年以上，有的达到2年，期间也要小修小补。

三、技术评估
轧钢加热炉使用温度1000～1350℃，间歇操作即每个月都有1～2天停炉，检修轧机等设备，炉温则由1350℃左右降到1000℃甚至更低。也就是说，炉衬要承受急冷急热的作用，要求炉衬材料应具有良好的抗热震性。另外，钢坯易刮损和磨损部位，要求具有足够的强度，提高耐磨性。
钢包使用条件是间歇操作，温度变化大，同时有溶渣侵蚀和钢水冲刷等，这些就是选择包衬材质的依据。其材料能耐侵蚀，抗热震性好，使用过程中不开裂剥落，就能达到长寿节能的效果。
回转窑前窑口使用温度900～1250℃，除受气流冲击，高温水泥熟料磨损和高温碱蚀外，因暴露在空气中，还受冷空气的冲击，即要求窑口衬应能承受急冷急性，耐磨性和耐碱侵蚀。
加热炉钢包和水泥回转窑窑口设备，其损毁主要是炉衬开裂剥落和渣蚀等，以此衬体材料要有优良的抗热震性。耐蚀性和适宜的强度，以低抗物料的磨蚀。
在选料时必须根据热工设备的使用条件进行，要达到技术先进，成本低，寿命长。
众所周知，黏土砖抗热震性和耐碱性优于高铝砖，原因是铝含量低；耐压强度高耐磨性好，抗热震性差。因此，在加热炉炉衬上，使用粘土质可塑料，粘土结合浇注料和低膨胀低水泥浇注料等，铝含量低，强度低，抗热震性好，使用寿命高。用高铝含量和高强度的低水泥浇注料，因抗热震性差，使用寿命低；在钢包中，铝煤炭砖和铝镁质浇注料的强度特高，铝镁搭配不当，其效果不佳。只有具备优良的抗热震性和抗渣性，才有好的使用效果；在前窑口炉衬上用钢钎维增强刚玉质浇注料，抗热震性差，使用寿命低。当用铝含量低和强度低的浇注料，使用寿命提高1～3倍。

四、结语

提高技术水平，根据使用条件，自主创新，加强企业管理，降低生产成本，提高窑炉使用寿命，增强竞争力，创造更大利润空间，这样，在经济危机面前，才能立于不败之地，事业越做越强。
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