1、 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院1中國鋼鐵工業(yè)用耐火材料中國鋼鐵工業(yè)用耐火材料發(fā)展新動態(tài)發(fā)展新動態(tài) 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué)汪汪 厚厚 植植 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 前言 耐火材料是高溫工業(yè)熱工裝備的結(jié)構(gòu)和功能材料耐火材料是高溫工業(yè)熱工裝備的結(jié)構(gòu)和功能材料，是鋼鐵、有色金屬、建材、石化、能源、環(huán)保、，是鋼鐵、有色金屬、建材、石化、能源、環(huán)保、電子、國防基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域重要基礎(chǔ)材料。電子、國防基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域重要基礎(chǔ)材料。耐火材料是材料學(xué)的一個重要分支，它隨著材料學(xué)耐火材料是材料學(xué)的一個重要分支，它隨著材料學(xué)研究方法，相關(guān)理論的進展而進步。研究方法，相關(guān)理論的進展而進步。 鋼鐵工業(yè)是耐火材料的最大用戶，

2、所消耗的耐火鋼鐵工業(yè)是耐火材料的最大用戶，所消耗的耐火材料占其總量的材料占其總量的60-70%，耐火材料行業(yè)隨著鋼鐵，耐火材料行業(yè)隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 1.中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展趨勢中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展應(yīng)滿足國內(nèi)需求，新型鋼鐵冶金中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展應(yīng)滿足國內(nèi)需求，新型鋼鐵冶金技術(shù)必然按照社會生態(tài)文明建設(shè)的方向發(fā)展，應(yīng)具技術(shù)必然按照社會生態(tài)文明建設(shè)的方向發(fā)展，應(yīng)具有以下有以下社會功能社會功能：鋼鐵產(chǎn)品制造功能；高效能源轉(zhuǎn)：鋼鐵產(chǎn)品制造功能；高效能源轉(zhuǎn)換功能換功能 ；大宗社會廢棄物處理功能。；大宗社會廢棄物處理功能。目前，我國正在發(fā)展目前，我國正在發(fā)展新一代

3、可循環(huán)新一代可循環(huán)鋼鐵生產(chǎn)流程。鋼鐵生產(chǎn)流程。由于我國鐵礦石資源主要來自海外，未來有可能形由于我國鐵礦石資源主要來自海外，未來有可能形成大型鋼廠主要成大型鋼廠主要分布在沿海地區(qū)分布在沿海地區(qū)、內(nèi)地鋼廠向、內(nèi)地鋼廠向名優(yōu)名優(yōu)特鋼及再生利用特鋼及再生利用方向發(fā)展的格局。方向發(fā)展的格局。 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 2.我國耐火材料工業(yè)發(fā)展歷程我國耐火材料發(fā)展大致可以分為我國耐火材料發(fā)展大致可以分為3 3個階段個階段 ：新生階段新生階段解放之后至改革開放初期解放之后至改革開放初期 發(fā)展階段發(fā)展階段自寶鋼引進工程至自寶鋼引進工程至2020世紀末世紀末 結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級階段結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級階段進入進入212

4、1新世紀新世紀 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院新生階段新生階段耐火材料工業(yè)處于品種單一，生產(chǎn)技術(shù)落后耐火材料工業(yè)處于品種單一，生產(chǎn)技術(shù)落后的狀態(tài)，與世界先進技術(shù)差距很大，在蘇聯(lián)的狀態(tài)，與世界先進技術(shù)差距很大，在蘇聯(lián)的援建下，耐火材料生產(chǎn)才從作坊式轉(zhuǎn)變?yōu)榈脑ㄏ?，耐火材料生產(chǎn)才從作坊式轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)化生產(chǎn)。焦寶石、鋁礬土、菱鎂礦、石工業(yè)化生產(chǎn)。焦寶石、鋁礬土、菱鎂礦、石墨等資源工業(yè)化開采，并出口創(chuàng)匯。某些大墨等資源工業(yè)化開采，并出口創(chuàng)匯。某些大宗產(chǎn)品，如電爐頂高鋁磚，平爐頂鎂鋁磚也宗產(chǎn)品，如電爐頂高鋁磚，平爐頂鎂鋁磚也達到了較高技術(shù)水平。達到了較高技術(shù)水平。 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 發(fā)展階段發(fā)展階段

5、在寶鋼引進國外耐火產(chǎn)品技術(shù)的帶動下，國家組織相在寶鋼引進國外耐火產(chǎn)品技術(shù)的帶動下，國家組織相關(guān)人員進行技術(shù)攻關(guān)，技術(shù)引進、消化吸收、再創(chuàng)新關(guān)人員進行技術(shù)攻關(guān)，技術(shù)引進、消化吸收、再創(chuàng)新，圍繞鋼鐵工業(yè)發(fā)展急需的耐火材料持續(xù)進行開發(fā)研，圍繞鋼鐵工業(yè)發(fā)展急需的耐火材料持續(xù)進行開發(fā)研究。國產(chǎn)耐材不僅滿足了鋼鐵工業(yè)發(fā)展需要，而且逐究。國產(chǎn)耐材不僅滿足了鋼鐵工業(yè)發(fā)展需要，而且逐步擴大出口，逐步達到了世界中上水平。步擴大出口，逐步達到了世界中上水平。我國中低檔耐火材料仍占據(jù)國內(nèi)市場主流，使我國耐我國中低檔耐火材料仍占據(jù)國內(nèi)市場主流，使我國耐火材料消耗量過大，處于較低的使用水平。如日本和火材料消耗量過大，處于

6、較低的使用水平。如日本和歐洲的噸鋼耐火材料消耗為歐洲的噸鋼耐火材料消耗為8.58.510Kg10Kg，北美，北美12Kg12Kg，我國平均為我國平均為26Kg26Kg，寶鋼達到的最好水平是，寶鋼達到的最好水平是9.3 Kg9.3 Kg。 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級階段結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級階段進入新世紀，在高溫工業(yè)高速增長的帶動下，耐火進入新世紀，在高溫工業(yè)高速增長的帶動下，耐火材料工業(yè)發(fā)展迅速，中國已成為世界耐火材料的生材料工業(yè)發(fā)展迅速，中國已成為世界耐火材料的生產(chǎn)基地產(chǎn)基地最大的生產(chǎn)和出口國，最大的消費國。最大的生產(chǎn)和出口國，最大的消費國。20072007年全國耐火原材料總產(chǎn)量達到

7、年全國耐火原材料總產(chǎn)量達到41224122萬噸，耐火萬噸，耐火材料產(chǎn)量約材料產(chǎn)量約20002000萬噸，實現(xiàn)銷售收入萬噸，實現(xiàn)銷售收入10911091億，實現(xiàn)億，實現(xiàn)利潤利潤8989億元，銷售收入利潤率億元，銷售收入利潤率8.18%8.18%。20062006年出口耐年出口耐火制品火制品176176萬噸，創(chuàng)匯萬噸，創(chuàng)匯8.358.35億美元，綜合平均價格億美元，綜合平均價格472472美元美元/ /噸，噸，20072007年出口耐火制品年出口耐火制品163163萬噸，創(chuàng)匯萬噸，創(chuàng)匯8.58.5億美元，綜合平均價格億美元，綜合平均價格519519美元美元/ /噸，出口價格穩(wěn)噸，出口價格穩(wěn)步上升。

8、步上升。20062006年耐火原料出口年耐火原料出口900900多萬噸，多萬噸，20072007年年7 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 下降至下降至550550萬噸。主要出口國為：日本、印度、韓國萬噸。主要出口國為：日本、印度、韓國、美國、俄羅斯、歐盟。、美國、俄羅斯、歐盟。耐火材料生產(chǎn)基地主要分布在耐火原料產(chǎn)地和大型耐火材料生產(chǎn)基地主要分布在耐火原料產(chǎn)地和大型鋼鐵企業(yè)周邊地區(qū)。主產(chǎn)地是河南、遼寧、山東、鋼鐵企業(yè)周邊地區(qū)。主產(chǎn)地是河南、遼寧、山東、山西、浙江、河北、江蘇七省，占全國耐火材料產(chǎn)山西、浙江、河北、江蘇七省，占全國耐火材料產(chǎn)量的量的91.5%91.5%，銷售收入，銷售收入87.7%87.

9、7%，利潤的，利潤的90.1%90.1%，尤其，尤其河南、遼寧、山東三省占總量的河南、遼寧、山東三省占總量的70%70%以上。以上。世界知名耐火材料企業(yè)逐步向中國轉(zhuǎn)移，目前已有世界知名耐火材料企業(yè)逐步向中國轉(zhuǎn)移，目前已有1010個國家的個國家的4242家耐火材料公司在我國建廠生產(chǎn)，它家耐火材料公司在我國建廠生產(chǎn)，它們用自己的品牌、產(chǎn)品的穩(wěn)定性和市場信譽，占據(jù)們用自己的品牌、產(chǎn)品的穩(wěn)定性和市場信譽，占據(jù)了本應(yīng)屬于我國耐火企業(yè)可以占據(jù)的市場，我國耐了本應(yīng)屬于我國耐火企業(yè)可以占據(jù)的市場，我國耐火企業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，進入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級的火企業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，進入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級的發(fā)展階段。發(fā)展階段。

10、 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 面臨的問題：面臨的問題：國內(nèi)耐火企業(yè)國內(nèi)耐火企業(yè)“小、多、散小、多、散”，各自為戰(zhàn)，無序競爭，各自為戰(zhàn)，無序競爭，互相殘殺，品牌意識差，環(huán)保意識薄弱。，互相殘殺，品牌意識差，環(huán)保意識薄弱。原料資源豐富，但已供不應(yīng)求，品質(zhì)顯著下降，價格原料資源豐富，但已供不應(yīng)求，品質(zhì)顯著下降，價格大幅上漲，廢棄耐火材料循環(huán)利用率低。大幅上漲，廢棄耐火材料循環(huán)利用率低。耐材出口面臨非關(guān)稅貿(mào)易壁壘的威脅，貿(mào)易摩擦多，耐材出口面臨非關(guān)稅貿(mào)易壁壘的威脅，貿(mào)易摩擦多，品牌少，影響力小。品牌少，影響力小。耐材科技成果大多靠引進吸收外國技術(shù)，原創(chuàng)性重大耐材科技成果大多靠引進吸收外國技術(shù)，原創(chuàng)性重

11、大技術(shù)成果太少。技術(shù)成果太少。9 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 發(fā)展思路發(fā)展思路：以國內(nèi)國際兩個市場為導(dǎo)向，控制耐火原料出口，鼓勵以國內(nèi)國際兩個市場為導(dǎo)向，控制耐火原料出口，鼓勵 高附加值耐材出口，以品牌和質(zhì)量占領(lǐng)國際市場。高附加值耐材出口，以品牌和質(zhì)量占領(lǐng)國際市場。滿足高溫爐長壽、環(huán)保節(jié)能、功能化的系列發(fā)展新需求。滿足高溫爐長壽、環(huán)保節(jié)能、功能化的系列發(fā)展新需求。建立建立“用戶友好，環(huán)境友好，資源節(jié)約用戶友好，環(huán)境友好，資源節(jié)約”理念，造就集耐理念，造就集耐 材生產(chǎn)、筑爐施工及使用維護一體化大型企業(yè)。材生產(chǎn)、筑爐施工及使用維護一體化大型企業(yè)。充分利用我國耐火原料、市場、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、人力資源優(yōu)充分

12、利用我國耐火原料、市場、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、人力資源優(yōu) 勢，形成生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用和基楚研究一體化的開發(fā)創(chuàng)新勢，形成生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用和基楚研究一體化的開發(fā)創(chuàng)新 體系，發(fā)展成為世界耐火材料研發(fā)中心體系，發(fā)展成為世界耐火材料研發(fā)中心。 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院4.4.鋼鐵工業(yè)用耐火材料主要技術(shù)進步鋼鐵工業(yè)用耐火材料主要技術(shù)進步 煉鐵用耐火材料：煉鐵用耐火材料：高爐：高爐：向大型化及長壽化發(fā)展，爐齡達到10-15年。開發(fā)了高導(dǎo)熱超微孔炭磚：600熱導(dǎo)率達到18-20Wm-1K-1 ，平均孔徑達到0.1m，85%。高爐爐缸陶瓷杯用微孔剛玉磚、塞隆結(jié)合碳化硅磚或塞隆結(jié)合剛玉磚。高爐出鐵鉤高爐出鐵鉤 ：以提高通鐵量為目

13、標，對大型高爐開發(fā)了低水泥Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料，使大型高爐通鐵量由10萬噸提高到1518萬噸以上。對中小型高爐開發(fā)了免烘烤樹脂結(jié)合Al2O3-SiC-C質(zhì)搗打料。11 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院鐵水包、魚雷罐：鐵水包、魚雷罐：國內(nèi)外普遍采用樹脂結(jié)合的Al2O3-SiC-C磚。它是最常壽的鐵水包材料，我國大量生產(chǎn)、使用和出口。由于價格因素，Al2O3-SiC-C磚生產(chǎn)所用原料品位在較大范圍變動，壽命相差也很大。有的鐵水包采用了澆注料和預(yù)制塊。采用鐵水脫硫工藝后鐵水包壽命會顯著下降，包底或包壁安裝透氣磚吹氣逐漸被認可。脫硫噴槍多數(shù)采用莫來石質(zhì)澆注料制造，加碳化硅改性，影響壽命因素較多炮泥

14、：炮泥：以便于高爐操作和保護爐缸為目標，開發(fā)了以焦油瀝青為結(jié)合劑的高鋁-碳化硅-焦炭-云母-粘土-添加劑組成的體系。樹脂結(jié)合的環(huán)保型泡泥在我國尚未推廣應(yīng)用。12 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院熔融還原爐（熔融還原爐（corex）：）：與國外尚有較大差距，基本上靠進口。我國第一臺Corex-3000爐缸所用耐火材料全部進口。高爐維護技術(shù)：高爐維護技術(shù)：濕式噴補技術(shù)、可塑噴補技術(shù)、優(yōu)質(zhì)壓入料等與國外有差距。13 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院4.4.鋼鐵工業(yè)用耐火材料主要技術(shù)進步鋼鐵工業(yè)用耐火材料主要技術(shù)進步 煉鋼用耐火材料：煉鋼用耐火材料：轉(zhuǎn)爐：轉(zhuǎn)爐：濺渣護爐技術(shù)，使我國轉(zhuǎn)爐爐齡達到世界先進水平，爐材采

15、用鎂碳磚，低碳鎂碳磚還未推廣使用。大面補爐料：大面補爐料：普遍使用不環(huán)保的瀝青結(jié)合鎂質(zhì)補爐料，少數(shù)廠采用了環(huán)保自流鎂質(zhì)大面補爐料，它可顯著減少補爐時間，但價格昂貴。以偏硅酸鈉為結(jié)合劑的環(huán)保、快硬補爐料，由于壽命短，只在急需快補時使用。14 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院直流電弧爐底導(dǎo)電材料直流電弧爐底導(dǎo)電材料：使用壽命不高，與世界先進水平差距較大。鋼包鋼包：國內(nèi)鋼包耐火材料品種眾多，品質(zhì)檔次相差很大，壽命相差也很大，從幾十次到接近300次。渣線普遍使用鎂碳磚，壽命與精煉、鋼種、渣系直接相關(guān)，從幾十次到100次以上，真空精煉爐主要采用鎂鈣磚或低碳鎂碳磚。特殊鋼種也有采用鎂鈣碳磚的。渣線始終是鋼包的薄

16、弱環(huán)節(jié)，修補應(yīng)該是經(jīng)濟合理的途徑之一，但普遍使用的鎂質(zhì)或鎂鋁質(zhì)修補料一直不理想，最近某些工廠開始使用鎂鈣質(zhì)半干噴補料取得了良好效果。15 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 大型鋼包利用高純鋁鎂（尖晶石）質(zhì)預(yù)制塊在我國取得最長壽命和不增碳的良好效果，一般在250次以上。樹脂結(jié)合或無機鹽結(jié)合的高純鋁鎂（尖晶石）磚也是精煉鋼包的主要包壁材料之一。鋁鎂（尖晶石）碳不燒磚長期以來是我國大中型鋼包的主要材料。近年來，由于精煉增多，鋁質(zhì)原料價格大幅度提高，現(xiàn)在它已成功的轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸V為主的鎂鋁（尖晶石）碳質(zhì)不燒磚。鎂鈣質(zhì)燒成磚、不燒磚在我國至今主要用于不銹鋼、簾線鋼等特殊鋼包，隨著鎂鈣質(zhì)原料的更大規(guī)模開發(fā)，防水化技

17、術(shù)的進步，包裝，使用經(jīng)驗的積累，有可能成為未來鋼包的主要材質(zhì)，因為這類含游離氧化鈣的材料對潔凈鋼水是最有利的。 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 鋼包包底材料在配套使用中將始終更關(guān)注耐鋼水沖刷性和熱應(yīng)力狀態(tài)，要求不會因為材料的過度膨脹而造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)性破壞。在大型鋼包中，沖擊區(qū)安裝優(yōu)質(zhì)大型預(yù)制塊，在砌筑鋼包水口、供氣磚后，再用自流澆注料澆注是目前成功的辦法之一。 鋼包是一個移動的精煉容器，根據(jù)鋼種、渣系和精煉工藝中多項因素，可以采用計算機數(shù)值模擬方法研究鋼包耐火材料砌體的作用應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力、侵蝕。這對鋼包的選材、砌筑、提高壽命乃至精煉工藝參數(shù)選取都可以提供一定參考性指導(dǎo)意見17 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)

18、院 我國鋼包的噸鋼耐材消耗與國外有較大差距，國外通過套澆，鋼包壽命有達到800次的。鋼包的安全性監(jiān)控，鋼包保溫也與國外有較大差距，在鋼包上采用高強度的絕熱板，再用自流澆注料固定，形成永久性保溫層被證明是一種有效的方法。目前的障礙是進口的這類絕熱板價格太高。在魚雷罐、鐵水包上采用這類材料也被證明是有效的。 多數(shù)鋼廠把中間包看成是可能造成鋼水污染的場所，也有人提出“中包冶金”的概念，通過合理的流場、吹氣等可以潔凈鋼水，所以，中包耐材不僅要有壽命，也應(yīng)關(guān)注它對鋼品質(zhì)的影響。目前大型中包多用鎂質(zhì)涂料，小中包多用干式料。中包擋墻壽命與擋墻18 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 結(jié)構(gòu)、復(fù)蓋劑性質(zhì)有關(guān)，中包長壽問題已較好解決。無碳化、高含CaO、能去微小夾雜物等尚在研究中。中包氣幕擋墻被很多鋼廠所關(guān)注。中包流場、溫度場、雜質(zhì)運動軌跡等是一個多因素的綜合體系，采用計算機數(shù)值模擬方法研究是一個有效的方法。 我國大量生產(chǎn)、使用和出口燒成鋁碳、鋁鋯碳滑動水口，至今仍是多數(shù)鋼包所用主材，只在鈣處理鋼種使用鑲鋯環(huán)的水口。在中小鋼包上大量使用相對價廉的金屬結(jié)合的不燒滑板。可能是配套的滑動機構(gòu)或質(zhì)量穩(wěn)定性、管理方面的原因，使用次數(shù)與國外有差距，國外可達8-12次。19 武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院連鑄三大件：連鑄三大