鋼鐵多品種耐材滿足高溫行業(yè)需求

　　鋼鐵工業(yè)是耐火材料的主要市場(chǎng)，在某些國(guó)家使用比例高達(dá)耐火材料年產(chǎn)量的70%~80%，全世界的鋼產(chǎn)量還有其他商品都依賴于耐火材料。因此，鋼鐵工業(yè)和耐火材料工業(yè)之間一直保持著互相依賴的密切關(guān)系。由于鋼鐵工業(yè)工藝和操作不斷進(jìn)步，耐火材料行業(yè)也隨著需求的變化不斷發(fā)展壯大。從簡(jiǎn)單的原料到非常復(fù)雜的、高級(jí)設(shè)計(jì)種類的耐火材料，如MgO-C磚含有無(wú)機(jī)成分、有機(jī)成分和金屬成分、金屬陶瓷、出鐵口料含有超過(guò)15種成分、高技術(shù)含量的澆注料如低水泥澆注料、超低水泥澆注料和自流澆注料等。同時(shí)，隨著鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備的發(fā)展，耐火材料也隨之向使用壽命、成本效率、停產(chǎn)和維護(hù)時(shí)間更短、單位生產(chǎn)率更高等方向發(fā)展。

　　調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，1950年以來(lái)，冶煉每噸鋼所消耗的耐火材料量穩(wěn)步下降，這表明廣大耐材企業(yè)已經(jīng)結(jié)合煉鋼生產(chǎn)需求開發(fā)出使用壽命不斷延長(zhǎng)的耐火材料。例如，一家鋼鐵企業(yè)的魚雷式鐵水罐車的爐襯使用壽命在1984年~2002年，由604爐次延長(zhǎng)到3563爐次延長(zhǎng)了490%，使耐火材料的采購(gòu)成本和維護(hù)費(fèi)用都大幅降低。

　　多品種耐材滿足高溫行業(yè)需求

　　直接結(jié)合鎂鉻磚。有國(guó)外專家對(duì)煅燒到1800~C的低二氧化硅鎂鉻磚進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其顯微結(jié)構(gòu)變化很大，增加了鉻鎂顆粒的直接結(jié)合，性能改善明顯，特別是高溫強(qiáng)度顯著加強(qiáng)。最初將這些磚用于平爐的爐頂和爐墻，在許多其他用途中，這些磚的應(yīng)用也是非常成功的。

　　高鋁磚中的硅微粉。美國(guó)耐材從業(yè)者通過(guò)控制顆粒粒度，包括耐火材料混合料中的所有材料，即粗顆粒、細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒，使基質(zhì)最佳化。在這種情況下，通過(guò)用燧石和硅微粉超細(xì)粉料替代黏土，大大改善了高鋁磚的性能。該混合料的變化使氣孔率從21.1%下降到13.2%，強(qiáng)度從6.4MPa提高到28.3MPa。

　　MgO-C耐火材料。MgO-C制品具有較大市場(chǎng)。因此，有必要詳細(xì)了解其材料例如，MgO、石墨、碳、金屬添加物、結(jié)合劑等與性能例如，高溫強(qiáng)度、抗氧化性、抗?fàn)t渣侵蝕性、抗熱震性、導(dǎo)熱率、彈性模量等?？梢詫⑦@些制品視為高度發(fā)展且設(shè)計(jì)復(fù)雜的復(fù)合材料，能夠提供多功能的成分。這種廣泛的技術(shù)了解能夠開發(fā)出多種適用于不同用途的爐襯部位的磚種。

　　由于碳和石墨易于氧化，故須進(jìn)行研發(fā)以便將MgO-C耐火材料的有害反應(yīng)減少到最小程度或消除有害反應(yīng)，使之在空氣中或大氣中穩(wěn)定和耐用。

　　人們發(fā)現(xiàn)，往MgO-C成分中加入一種或多種金屬粉Al、Si、Mg、Al-Mg能提供強(qiáng)有力的抗氧化功能，還有可使高溫強(qiáng)度大幅度提高的礦物化作用?？梢哉J(rèn)為，MgO-C、其他的含碳組成ZrO-C、A10-SiC-C等是開發(fā)出的最成功且最重要等級(jí)的耐火材料。

　　不定形耐火材料整體料、澆注料等。上世紀(jì)30年代，鋁酸鈣水泥CAC問(wèn)世，含15%～30%水泥的第1種CAC結(jié)合的澆注料于此后得到應(yīng)用。有報(bào)道指出，自從1960年以來(lái)較低水泥含量的澆注料LCC被研發(fā)出，取得了較高的耐火度，性能大幅度提高，使用受限的情況減少。該發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵方面是澆注料的性能比同等磚的性能好。因此，具有良好性能，節(jié)省施工費(fèi)用和時(shí)間，進(jìn)一步開發(fā)出的超低水泥澆注料、不含水泥的澆注料以及含碳且可以采用若干種方法施工的自流澆注料，包括噴射濕法噴射以及使用預(yù)制異型塊，不定形耐火材料的生產(chǎn)和使用一直呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)。1993年，日本不定形耐火材料的產(chǎn)量超過(guò)了耐火制品，而且到現(xiàn)在為止不定形耐火材料一直占主導(dǎo)地位，說(shuō)明了不定形耐火材料在世界范圍內(nèi)的開發(fā)與應(yīng)用的重要性。

　　藍(lán)晶石。近年來(lái)，藍(lán)晶石碾磨技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一定的發(fā)展。藍(lán)晶石經(jīng)碾磨后大幅度地降低了熱膨脹。膨脹量大是藍(lán)晶石的基本性能，但碾磨產(chǎn)生超細(xì)粉料和納米級(jí)顆?？墒古蛎浟看蠓冉档?。藍(lán)晶石的碾磨還會(huì)產(chǎn)生活性游離硅用于原位反應(yīng)，在較低的溫度下形成莫來(lái)石。

　　納米結(jié)合MgO-C磚。通過(guò)設(shè)計(jì)顯微結(jié)構(gòu)可以改變MgO-C磚的基本特性。業(yè)界接受的原則是在抗折強(qiáng)度和彈性模量之間存在一種直接直線的關(guān)系，即強(qiáng)度越高，彈性模量就越高。這就意味著，當(dāng)彈性模量和抗折強(qiáng)度提高時(shí)，通?？篃嵴鹦韵陆?。研究表明，可以對(duì)基質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)獲得具有較高強(qiáng)度的MgO-C耐火材料和其他種類耐火材料，這些材料可能具有比預(yù)期好的抗熱震性。

　　此外，在過(guò)去的數(shù)十年中，人們對(duì)于原料的純度、質(zhì)量和顯微結(jié)構(gòu)的重要性了解一直不斷增加。有關(guān)人士認(rèn)為，較高純度的原料與高溫煅燒都是開發(fā)直接結(jié)合鉻鎂磚和鎂鉻磚的關(guān)鍵因素。由于較高純度原料對(duì)有關(guān)性能的促進(jìn)性逐漸得到了認(rèn)可，較高純度原料的需求量開始增加。除了天然原料的純度之外，合成原料的優(yōu)點(diǎn)變得很明顯，特別是當(dāng)使用條件更為苛刻時(shí)，用戶對(duì)較耐用耐火材料的需求不斷增加。

　　耐材工業(yè)發(fā)展還應(yīng)關(guān)注多方面問(wèn)題

　　隨著鋼鐵等高溫工業(yè)的發(fā)展，耐火材料工業(yè)將隨之不斷發(fā)展進(jìn)步。為更好地滿足市場(chǎng)需求，耐材行業(yè)從業(yè)者應(yīng)不斷關(guān)注耐火原料和產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　骨料的開發(fā)。應(yīng)對(duì)耐火材料的骨料給予更多的關(guān)注，包括新穎的種類、形狀、晶粒大小的控制、晶粒界面的特性、熔融與燒結(jié)的比較、表面涂層等。

　　此外，還應(yīng)密切關(guān)注粒度分級(jí)、基質(zhì)的最佳化，包括控制從粗顆粒到納米級(jí)的材料。

　　生物結(jié)構(gòu)的引進(jìn)。有國(guó)外研究表明，應(yīng)用部分生物新穎和獨(dú)特的顯微結(jié)構(gòu)可以使耐火材料獲得高級(jí)性能。例如，鮑魚殼結(jié)構(gòu)由一薄層蛋白質(zhì)結(jié)合的CaCO3小板組成，該結(jié)構(gòu)具有至少比當(dāng)前最佳的耐火材料結(jié)構(gòu)大十倍的斷裂功。

　　耐材的回收利用。耐火材料的回收利用技術(shù)大幅度增加，有關(guān)原料的利用和成本的問(wèn)題日益增多，重要的是必須更多地使用回收的耐火材料。因?yàn)楹谢厥詹牧系哪突鸩牧暇哂辛己玫馁|(zhì)量，而且應(yīng)用時(shí)會(huì)有良好的使用效果。

來(lái)源:中國(guó)行業(yè)研究網(wǎng)

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