不定形耐火材料对冶金工业的应用

不定形耐火材料对冶金工业的应用

付晓东晋丽爽

林州城浩建筑工程有限公司河南安阳456550

摘要：冶金工业在应用耐火材料方面的主要趋势是如何降低耐火材料的单位消耗。采用不定形耐火材料可以大幅度地降低冶金工业用耐火材料的单位消耗。本文侧重探讨耐火浇注料和喷补料在研制与使用方面的进展。

关键词：不定形；耐火材料；冶金工业；应用

引言：在冶金行业发展过程中，耐火材料占据十分重要的作用，属于高温技术服务的基础，当前我国不定形材料的比例不断增加，其工艺简单，具备良好的整体性能，使用寿命较长，可以促进冶金行业的快速稳定发展。

1不定形耐火材料定义

由骨料、粉料、结合剂和外加剂等组成的混合物，交货状态时无固定外形，可按交货状态直接使用或添加适量液体(多为水)拌和均匀后使用。

（1）定形与不定形区别

定形耐火材料交货时性能已基本稳定；

不定形耐火材料交货时性能未达到稳定；

（2）组成与作用

骨料部分：>180目(0.088–30mm)，起骨架作用，对性能有决定作用。

基质部分：0.088mm~亚微米，起填充孔隙和联结骨料的作用，包含结合剂、细粉、超细粉、外加剂。

（3）类别种类

按化学性质分类：无机类与有机类，例如无机类有：水泥类的硅酸钙水泥；铝酸钙水泥；硅酸盐类的硅酸钙水泥、水玻璃（Na2O×nSiO2）；有机类有：水溶性淀粉，糊精(C6H10O5)，亚硫酸纸浆废液，聚乙烯醇，羧甲基纤维素，硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]等；非水溶性沥青、甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂、环氧树脂等。

（4）按照硬化条件分类

水硬性结合、气硬性结合和热硬性结合。

按施工方式分为：浇注料（浇注）、捣打料（捣打）、可塑料（捣打）、耐火泥（涂抹）、压入料（压入）、喷涂料（喷射）、涂抹料（涂抹）、投射料（甩砂、抛砂）。

（4）特点

从制备到施工的综合能耗低；

贮运和使用灵活-降低库存量；

施工效率高-施工时间和费用降低；

性能可与砖衬媲美，而因无砖缝安全性更高；

通过局部修补和在残衬上进行补浇-减少材料消耗；

更适宜于复杂构形的衬体施工和修补；

有的具有定型耐材所不具备的特殊性能（如干式料）；

便于根据施工和使用要求调整组成和性能。

2不定形耐火材料在冶金工业中的应用

2.1钢铁工业中不定形耐火材料的应用

一是在高炉上的应用，高炉的主要作用为炼铁，其主要采用A12-Os-SiC-C等不定形耐火材料，我国采用玉一SiC系浇筑材料。二是在钢包上的使用，由于钢包中钢液需要停留较长的时问，且出钢温度不断提升，以致钢包耐火材料发生了较大的改变，以往钢包主要采用定型耐火材料，随着不定形耐火材料的快速发展，钢包开始广泛采用，其可以实现自动化干燥，且整体的经济性能较高，可以节省维修时问，降低了使用成本。当钢包侧墙为不定形时，维修期问可以有效节省工力，且A1203结构剥落较少，具备良好的抗腐蚀性能，在当前钢包耐火材料中被广泛采用。但受钢水停留时问以及钢包温度等因素的影响，当前我国开始广泛采用材料强度与抗渣渗透性更为优良的铝镁碳质耐火材料，使用效果}一分明显。三是在加热炉上的使用，加热炉属于热钢坯的高温炉，炉内的温度可以达到1400摄氏度，且炉子体积较大，对耐火材料的要求较高。一般锻钢加热炉上采用粘土结合耐火浇筑材料的方法，可以具备长达两年的使用寿命，效果良好。且部分钢管厂采用耐磨性能优良、结构均匀且抗侵蚀性能优良的高铝质超低水泥浇筑材料，发现材料的使用量明显减少，且锅炉的使用寿命明显提高。同时，水冷管外科采用了耐火可塑材料，其抗断裂性较强，可以抗冲击，使用至加热炉上后，寿命比普通可塑料包扎水冷管提升4至5倍。四是在中问包上的使用，连续铸钢发展可以促进耐火材料的多样化与高级化，在连铸体系中，中问包需要消耗大量的耐火材料，因此应做好连铸成本与质量的控制工作。随着连铸中问包的大型化发展，工作衬也开始面向自动化喷涂方向发展，且开始使用除去非金属杂物的陶瓷过滤器中问包。五是在热风炉上的使用，热风炉属于炼铁高炉的关键组成部分，其在砌筑时依然可以采用耐火材料。在热风炉施工期问，球顶工作具备}一分关键的作用，施工难度较大。若砌筑时仅采用球顶转，则无法获得预期的合口。因此应使用不定形耐火材料代替砌筑砖，并在材料中加入少量的磷酸盐混凝土，且在球顶喷涂耐酸材料，形成整体内衬，获得了良好的使用性能。六是在其他炉窑上的使用，在炼钢转炉上的耐火材料发生了较大改变，且Mg0-C不烧砖得到了广泛采用，质量不断改进，且修补时采用了火焰喷补等技术，可以在不影响侧壁耐火材料的条件卜修补电炉，获得了良好的使用效果。

2.2有色冶金中不定形耐火材料的使用

在铝厂生产过程中，炼铝反射炉需要消耗大量的耐火材料，且其由砖砌形式改为整体结构，酸盐结合的可塑材料属于炉刚热面直接接触的耐火材料，卜部侧向的热面耐火材料与炉钢的组成成分相似，且一般采用隔热f}土砖、陶瓷纤维以及隔热浇筑料等材料，炉顶使用浇注料以及捣打料等耐火材料，在浇筑时混合采用轻质浇注料与致密浇注料。在电解炼铝过程中，应在盛铝桶中使用耐火材料，以有效承受急冷急热的冲击，且盛铝桶的非工作衬应采用轻质高铝砖与轻质浇注料，当铝液需要放置较长时问时，为了避免凝固问题，一般采用隔热浇筑材料，在强化保温效果的基础上，减轻罐体的重量。同时，非工作衬应采用氧化铝空心球耐火浇筑材料，使用含有氧化硅的高铝砖进行砌筑。在炼铜行业中，炉渣的主要成分为氧化铜，其具备较强的侵蚀性，因此应采用碱性的耐火材料。比如转炉、回转阳极炉等均采用了碱性的镁铬砖材料，尤其在炉体维修时得到了广泛采用。由于温度与渣量的降低，精炼部分也可以采用可塑料、浇注料等硅酸铝质材料。炼锌期问需要采用低温操作方法，需要使用过优质f}土砖等耐火材料，但受含硫气体的影响，蒸馏炉的内衬应采用优质不渗透的耐火材料，采用注料预制大块代替砖砌。在回转炉中，较常存在强酸碱以及高温等因素的影响，缩短了炉体的使用寿命，影响了正常的工业生产流程，因此应在炉衬内部喷涂耐火涂料，以有效延长炉体的使用寿命。

3不定形耐火材料的发展趋势

不定形耐火材料与耐火砖具备相似的使用性能，且冶金炉修复期问较常使用喷补材料。且耐火喷涂料与修补料的发展，可以减少耐火砖的单耗量，提升了炉衬的使用寿命。随着不定形耐火材料的快速发展，品种也发生了较大改变，此后耐火材料应面向高效开发方向，研究全干振动料与高性能涂料，并不断改进施工法与修补法，实现机械自动化作业，提高经济效益。

结束语

耐火材料与冶金工业的发展相互影响，与工业生产的需求相适应。当前国内不定形材料获得了快速发展，面向多功能、高强度以及低水分的方向发展，甚至被广泛应用至高温热工设备中，发展前景良好。

参考文献

[1]李再耕.不定形耐火材料的制备技术与应用技术走向[J].洛阳理工学院学报（自然科学版）,2018(1).

[2]章荣会,徐吉龙,刘贯重,etal.不定形耐火材料新技术在高炉维修方面的应用[C]//第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会.0.

[3]钱承欣.国外不定形耐火材料在炼铁中的使用现状[J].耐火材料,2015(5):294-297.

[4]尹玉成.高炉维护用Al2O3--SiC--C不定形耐火材料性能研究[D].武汉科技大学,2018