我國(guó)高爐耐火材料的發(fā)展現(xiàn)狀

　　隨著近年我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的高速發(fā)展，高爐爐襯用耐火材料取得了很大的進(jìn)步，在生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品品種、質(zhì)量水平方面，正逐步追趕世界先進(jìn)水平，取代某些進(jìn)口產(chǎn)品，以滿足我國(guó)煉鐵生產(chǎn)發(fā)展的需要。

　　延長(zhǎng)高爐壽命是近十幾年來(lái)我國(guó)冶金工業(yè)的重要技術(shù)政策，煉鐵工作者和耐火材料工作者為此做出了很大的努力，并取得了顯著的成效。本文簡(jiǎn)介近年我國(guó)高爐爐襯用耐火材料發(fā)展的基本情況，以及武鋼在這方面的研究工作。通過(guò)對(duì)高爐不同部位侵蝕機(jī)理的分析，以及國(guó)內(nèi)高爐耐火材料產(chǎn)品與國(guó)外同類品質(zhì)產(chǎn)品的性能對(duì)比，探討合理選用高爐耐火材料問(wèn)題，避免或者減少盲目地、不恰當(dāng)?shù)厥褂眠M(jìn)口耐火材料。

　　(一)高爐耐火材料性能評(píng)價(jià)方法的進(jìn)步

　　過(guò)去煉鐵工作者對(duì)高爐耐火材料性能的要求僅限于一些常規(guī)性能，如對(duì)炭磚僅要求灰份、耐壓強(qiáng)度、體積密度、氣孔率等指標(biāo)，對(duì)陶瓷耐火材料僅要求化學(xué)成分、耐火度、荷重軟化溫度、顯氣孔率、體積密度、耐壓強(qiáng)度、重?zé)�線變化率等指標(biāo)。

　　我們?cè)谘芯刻看u時(shí)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)上世紀(jì)60年代生產(chǎn)的普通炭磚，如果只看其常規(guī)性能，如氣孔率、體積密度、強(qiáng)度、灰份等指標(biāo)，比國(guó)外的高質(zhì)量炭磚并不差。如果進(jìn)一步對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)、抗堿性、微氣孔指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，就發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)炭磚的差距很大。這使我們認(rèn)識(shí)到這些特殊性能應(yīng)作為評(píng)價(jià) 高爐耐火材料優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　對(duì)于高爐耐火材料使用性能的檢測(cè)方法，武鋼已進(jìn)行了近20年的長(zhǎng)期研究。我們?cè)谘芯扛郀t磚襯破損和侵蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)高爐耐火材料提出了多項(xiàng)特殊使用性能要求，并研究出了相應(yīng)的試驗(yàn)方法，通過(guò)原冶金部制定了檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。主要的檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)有以下8種：①導(dǎo)熱系數(shù);②抗堿性;③抗鐵水熔蝕性;④抗?fàn)t渣侵蝕性;⑤平均孔徑;⑥<1μm孔容積率;⑦透氣度;⑧抗氧化性。武鋼應(yīng)用這些檢驗(yàn)方法選用高爐耐火材料已有十多年歷史，對(duì)武鋼高爐壽命的提高發(fā)揮了重要的作用。這些檢驗(yàn)方法目前已在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，很多新型高質(zhì)量高爐耐火材料不斷地開發(fā)出來(lái)，有的綜合性能已趕上國(guó)際先進(jìn)水平，有些指標(biāo)甚至超過(guò)了國(guó)際先進(jìn)水平

　　(二)高爐爐襯用耐火材料質(zhì)量水平分析

　　(1)高爐炭磚

　　高爐炭磚有半石墨炭磚、微孔炭磚、超微孔炭磚、石墨磚和模壓小炭磚等。我們?cè)鴮?duì)國(guó)內(nèi)外同類炭磚產(chǎn)品進(jìn)行了使用性能的對(duì)比試驗(yàn)，下面介紹我們對(duì)各種炭磚的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。

　　(2)半石墨炭磚

　　國(guó)產(chǎn)半石墨炭磚和日本BC-5型半石墨炭磚相比，其導(dǎo)熱系數(shù)、抗堿性、鐵水熔蝕等性能相當(dāng)。德國(guó)半石墨炭磚的600℃導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到18.04 W/m.k，優(yōu)于一般的國(guó)產(chǎn)半石墨炭磚，其它性能則相當(dāng)。但是，蘭州新研制的半石墨炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)、微氣孔指標(biāo)則已經(jīng)優(yōu)于德國(guó)同類產(chǎn)品。

　　(3)微孔炭磚

　　普通微孔炭磚中，日本的BC-7S和法國(guó)的AM-102炭磚可作為代表性的高品質(zhì)產(chǎn)品，武鋼5號(hào)高爐、寶鋼1號(hào)和2號(hào)高爐都使用了該產(chǎn)品，使用效果好，高爐壽命都達(dá)到了10年以上。該產(chǎn)品的特點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)較高，600℃達(dá)到12-14 W/m.k;微氣孔指標(biāo)先進(jìn)，平均孔徑0.10-0.13um，<1μm孔容積率達(dá)到78.45%;抗堿性優(yōu)良。

　　國(guó)產(chǎn)的普通微孔炭磚，包括蘭州炭素廠、武彭公司、魯山炭素廠、科瑞公司等廠家的產(chǎn)品，其主要性能指標(biāo)和日本BC-7S炭磚、法國(guó)AM-102炭磚已很接近，國(guó)內(nèi)很多高爐的使用效果較好。例如武鋼4號(hào)高爐就是使用國(guó)內(nèi)某廠的普通微孔炭磚，壽命已達(dá)到了10年。

　　(4)超微孔碳磚

　　要使高爐壽命進(jìn)一步提高到15-20年，對(duì)炭磚應(yīng)有更高的要求，主要是導(dǎo)熱系數(shù)和微氣孔指標(biāo)應(yīng)該更高。滿足以上要求的國(guó)外炭磚以日本的BC-8SR和德國(guó)的7RDN為代表，我們稱之為超微孔炭磚。其主要特點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)較高，600℃達(dá)到18-20 W/m.k，平均孔徑達(dá)到0.1μm，<1μm孔容積率>85%，其他性能也保持優(yōu)良。蘭州炭素廠和武鋼技術(shù)中心合作，經(jīng)過(guò)6年的研究，現(xiàn)已研制成功這種超微孔炭磚，其性能達(dá)到了日本BC-8SR和德國(guó)7RDN炭磚的實(shí)物質(zhì)量水平�，F(xiàn)已次用于武鋼在建的7號(hào)高爐(3200 m3)。

　　(5)模壓小炭磚

　　以美國(guó)NMA、NMD熱模壓小炭磚為代表的高品質(zhì)產(chǎn)品在我國(guó)應(yīng)用也比較多，使用效果較好 。近年國(guó)內(nèi)已有多家炭素廠生產(chǎn)模壓小炭磚，但一般只達(dá)到普通微孔炭磚的水平。如600℃的導(dǎo)熱系數(shù)僅12W/m.k左右，低于美國(guó)的熱模壓小炭磚。武鋼技術(shù)中心和鞏義市第五耐火材料廠合作進(jìn)行了模壓小炭磚的研制，以電煅無(wú)煙煤為原料，以酚醛樹脂為結(jié)合劑，用磨擦壓磚機(jī)成型，經(jīng)高溫?zé)�成，生產(chǎn)模壓小炭磚，其產(chǎn)品性能已優(yōu)于美國(guó)熱壓小炭磚。

　　美國(guó)的熱模壓小炭磚的主要優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)較高，優(yōu)于國(guó)產(chǎn)的普通微孔炭磚和普通模壓小炭磚。

　　另一優(yōu)點(diǎn)是抗堿性優(yōu)良，而這一性能國(guó)內(nèi)產(chǎn)品也已能夠達(dá)到。其缺點(diǎn)是不屬于微氣孔炭磚、平均孔徑>1μm、<1μm孔容積率僅53.4%。鞏義五耐開發(fā)的模壓小炭磚主要性能已明顯優(yōu)于美國(guó)NMA熱模壓小炭磚：600℃的導(dǎo)熱系數(shù)>20W/m.k;平均孔徑0.237μm，<1μm孔容積率76.12%，是較好的微孔炭磚;鐵水熔蝕指數(shù)僅14.22%。該研制產(chǎn)品已經(jīng)次用于武鋼新建的7號(hào)高爐爐缸部位。

　　美國(guó)的NMD是一種石墨炭磚，導(dǎo)熱系數(shù)很高，有的高爐將它用作爐身冷卻板之間的磚襯使用。

　　順便指出，石墨磚一般用于爐底下層，是利用其高導(dǎo)熱性強(qiáng)化爐底冷卻，在高爐爐役后期減緩鐵水的侵蝕。但是如果炭搗料的導(dǎo)熱系數(shù)很低，石墨磚也無(wú)法發(fā)揮高導(dǎo)熱系數(shù)的作用。這種情況下還不如使用微孔炭磚，因?yàn)槭�墨磚的孔隙大、強(qiáng)度低，抗鐵水熔蝕性能也差。

　　綜上所述，我國(guó)的炭磚生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品性能、質(zhì)量水平，經(jīng)過(guò)近十年來(lái)的努力，有了明顯的進(jìn)步，已逐漸趕上世界先進(jìn)水平，可以滿足長(zhǎng)壽高爐的需要。

　　(三)結(jié)語(yǔ)

　　我國(guó)高爐爐襯用耐火材料近年來(lái)得到了迅速發(fā)展，不僅數(shù)量上滿足了鋼鐵工業(yè)的需要，產(chǎn)品質(zhì)量上也有了很大的進(jìn)步。具有國(guó)際先進(jìn)水平的高質(zhì)量炭磚、陶瓷杯用磚、SiC磚都相繼開發(fā)出來(lái)，正在逐步滿足長(zhǎng)壽高爐建設(shè)的需要，取代進(jìn)口的高質(zhì)量耐火材料產(chǎn)品。我國(guó)高爐耐火材料使用性能的檢測(cè)方法正得到廣泛應(yīng)用，凡是經(jīng)過(guò)這些性能檢驗(yàn)合格的耐火材料，用于高爐后的使用效果一般都比較好。為防止進(jìn)口高爐耐火材料產(chǎn)品以次充好，廠家應(yīng)當(dāng)用我國(guó)高爐耐火材料檢測(cè)方法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。高爐建設(shè)中應(yīng)根據(jù)爐容大小和預(yù)期壽命，并根據(jù)不同部位對(duì)使用性能的要求合理地選用耐火材料，以降低將設(shè)投資。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)高爐爐襯用耐火材料的質(zhì)量和品種已取得很大進(jìn)步，不加分析地盲目使用進(jìn)口耐火材料是完全不必要的。

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