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，在某些國家使用比例高達耐火材料年產(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。從簡單的原料到非常復雜的、高級設計種類的耐火材料，如MgO-C磚含有無機成分、有機成分和金屬成分、金屬陶瓷、出鐵口料含有超過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，隨著鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)、設備的發(fā)展，耐火材料也隨之向使用壽命、成本效率、停產(chǎn)和維護時間更短、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，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爐次延長到3563爐次延長了490%，使耐火材料的采購成本和維護費用都大幅降低。

　　多品種耐材滿足高溫行業(yè)需求

　　直接結(jié)合鎂鉻磚。有國外專家對煅燒到1800~C的低二氧化硅鎂鉻磚進行研究發(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，特別是高溫強度顯著加強。最初將這些磚用于平爐的爐頂和爐墻，在許多其他用途中，這些磚的應用也是非常成功的。

　　高鋁磚中的硅微粉。美國耐材從業(yè)者通過控制顆粒粒度，包括耐火材料混合料中的所有材料，即粗顆粒、細顆粒和超細顆粒，使基質(zhì)最佳化。在這種情況下，通過用燧石和硅微粉超細粉料替代黏土，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。因此，有必要詳細了解其材料例如，MgO、石墨、碳、金屬添加物、結(jié)合劑等與性能例如，高溫強度、抗氧化性、抗爐渣侵蝕性、抗熱震性、導熱率、彈性模量等?？梢詫⑦@些制品視為高度發(fā)展且設計復雜的復合材料，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，故須進行研發(fā)以便將MgO-C耐火材料的有害反應減少到最小程度或消除有害反應，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能提供強有力的抗氧化功能，還有可使高溫強度大幅度提高的礦物化作用。可以認為，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的耐火材料。

　　不定形耐火材料整體料、澆注料等。上世紀30年代，鋁酸鈣水泥CAC問世，含15%～30%水泥的第1種CAC結(jié)合的澆注料于此后得到應用。有報道指出，自從1960年以來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)省施工費用和時間，進一步開發(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)大幅度增長趨勢。1993年，日本不定形耐火材料的產(chǎn)量超過了耐火制品，而且到現(xiàn)在為止不定形耐火材料一直占主導地位，說明了不定形耐火材料在世界范圍內(nèi)的開發(fā)與應用的重要性。

　　藍晶石。近年來，藍晶石碾磨技術(shù)實現(xiàn)了一定的發(fā)展。藍晶石經(jīng)碾磨后大幅度地降低了熱膨脹。膨脹量大是藍晶石的基本性能，但碾磨產(chǎn)生超細粉料和納米級顆粒可使膨脹量大幅度降低。藍晶石的碾磨還會產(chǎn)生活性游離硅用于原位反應，在較低的溫度下形成莫來石。

　　納米結(jié)合MgO-C磚。通過設計顯微結(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度和彈性模量之間存在一種直接直線的關(guān)系，即強度越高，彈性模量就越高。這就意味著，當彈性模量和抗折強度提高時，通?？篃嵴鹦韵陆怠Ｑ芯勘砻?，可以對基質(zhì)進行設計來獲得具有較高強度的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期好的抗熱震性。

　　此外，在過去的數(shù)十年中，人們對于原料的純度、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有關(guān)性能的促進性逐漸得到了認可，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)點變得很明顯，特別是當使用條件更為苛刻時，用戶對較耐用耐火材料的需求不斷增加。

　　耐材工業(yè)發(fā)展還應關(guān)注多方面問題

　　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)展進步。為更好地滿足市場需求，耐材行業(yè)從業(yè)者應不斷關(guān)注耐火原料和產(chǎn)品的應用。

　　骨料的開發(fā)。應對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，還應密切關(guān)注粒度分級、基質(zhì)的最佳化，包括控制從粗顆粒到納米級的材料。

　　生物結(jié)構(gòu)的引進。有國外研究表明，應用部分生物新穎和獨特的顯微結(jié)構(gòu)可以使耐火材料獲得高級性能。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題日益增多，重要的是必須更多地使用回收的耐火材料。因為含有回收材料的耐火材料具有良好的質(zhì)量，而且應用時會有良好的使用效果。

來源:中國行業(yè)研究網(wǎng)

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