不定形耐火材料的应用

     不定形耐火材料的应用，几乎遍及各个领域的窑炉及热工设备和构筑物，并获得显著的经济效果。众所周知，在各种工业部门中，冶金工业窑炉最多，使用条件苛刻，消耗的耐火材料占其总量的60%左右。

     在冶金工业中，熔炼炉机器附属设备消耗的耐火材料最多，其质量要求也比较高。为了衡量耐火材料和冶金窑炉的工艺装备和技术水平，常用耐火裁量单耗表示。其单耗系指冶金窑炉用耐火材料的总量与钢产量之比值。国外耐火材料单耗每吨钢一般在20kg以下。日本吨钢消耗约为11kg，我国则为32kg左右。上海宝钢吨钢消耗约为15kg，已经达到了世界水平。单耗不断降低，1995年为每吨钢10.9kg，定型制品不断降低，而不定形耐火材料有所增加。到1988年定制品和不定形耐火材料每吨钢平均消耗5.9kg。1995年不定形耐火材料每吨钢为6.4kg，而定型的为4.5kg。这再一次说明，在钢铁工业中，不定形耐火材料战友极其重要的地位。在国内，为了降低耐火材料单耗，除改善装备，实现大型化，提高自动化水平和连铸比，发展优质耐火砖和改变品种结构外，应当大力推广普及不定形耐火材料是当务之急，且可获得事半功倍的效果。

     一、炼钢系统

     炼钢系统包括烧结、炼焦、高炉及附属设备。带式烧结机点火炉用耐火可塑料和黏土结合耐火浇注料现场制作，或用磷酸耐火浇筑预制块吊装，其使用寿命为3~6年。当采用线式点火装置时，炉顶压下较多，炉膛工作条件编号，可用轻质高强耐火浇注料或耐火纤维及其制品做衬，也获得较好效果；焦炉炉顶个人从、覆面层和炉门等部位用耐火浇筑了浇灌，炉头损坏时，则用喷涂料修补。另外，干熄焦设备也用重质或轻质耐火浇注料；高炉是连续生产的炼铁设备。小型高炉曾用铝酸盐水泥和磷酸高铝质耐火浇注料预制块吊装砌筑，现在普遍用树脂结合剂铝碳不烧砖砌筑。大型高炉水冷壁用碳化硅浇注料捣制、炉底垫层和周围砖缝则用耐火浇注料和氮化硅质填料，炉衬孙回事则用耐火压入料和耐火喷涂料修补，以便延长使用寿命，使炉龄达到10年甚至是15年。高炉出铁口一般用散状的Al2O2-SiC-C质炮泥堵塞，可保证铁口出铁稳定，操作正常。高炉出铁沟用耐火捣打料捣制，沟料吨铁单耗为1.1kg。现在用低气孔致密Al2O3-SiC-C质耐火浇注料浇注，一次通铁量达到10万t左右，一代沟龄累计通铁量约90万t，耐材吨铁单耗小于0.38kg。同时自流耐火浇注料和免烘烤耐火浇注料，在高炉出铁沟上也得到了应用。

     热风炉是炼铁炉的关键附属设备。中小型高炉热风炉内衬，有用耐火浇注料预制块砌筑的。热风炉燃烧器可用耐火浇注料预制块砌筑或现场浇灌，其球顶则用耐火按浇注料浇灌工作衬。大型热风炉炉身靠炉壳喷一层体积密度约为1.3/cm³的轻质喷涂料，球顶则喷一层耐酸喷涂料，形成整体内衬，抵抗含硫烟气渗透侵蚀炉壳。另外，高炉热风围管及直管、送风管和热风阀等部位，采用刚玉质耐火浇注料等材料，现场浇灌，获得了较好的使用效果；鱼雷式铁水罐和混铁炉一般局部或全部使用耐火浇注料，也可使用耐火喷涂修补，使用效果较好。

     炼钢系统包括转炉、电路、炉外精炼炉、钢包和中间包等设备。在电炉中，干式振动料、预制或现浇炉盖或炉盖三角区等部位，均获得较好使用效果；在转炉和电炉中，损毁时一般采用耐火喷涂料进行修补，其方法有手工投补、湿式、干式、火焰喷涂、溅渣护炉等。在转炉中，普遍采用溅渣护炉技术，护龄能达到一万次以上；炉外精炼炉种类较多，RH法和DH法脱气装置的插入管衬体，一般用高铝质耐火浇注料成整体，使用寿命为20~80次。

     钢包和中间包是炼钢炉的重要附属设备，也是消耗耐火材料最多的热工设备。过去，钢包一般用黏土砖、高铝砖、半硅砖和蜡石砖等烧成砖砌筑，使用寿命（即包龄）为10~70次。当采用钢包吹炼或连续铸锭时，因出钢温度高和停留时间长等 原因，致使包龄急剧下降。所以，各国对包衬材质开发十分重视，也取得了显著进展。鞍钢转炉用200t钢包，用铝镁浇注料和自流料筑衬，包龄分别为95次和80次左右；宝钢转炉用300t钢包，用高纯铝镁浇注料筑衬，经过修补后包龄一般在260次左右，耐火材料单耗1.78kg以下；全国不烧钢厂不大于100t的钢包，用新技术铝镁耐火材料，其包龄为90次左右，浇钢成本每吨钢为5.50~7.50元。中间包包衬用绝热板或镁质类涂料、挡渣堰用莫来石质、铝镁质和镁质耐火浇注料制作，可满足连续铸钢的技术要求。

     炉外精炼用整体喷枪，用于钢包吹氩或钢包喷粉等。其渣线以上部位用高铝质耐火浇注料，渣线至喷嘴端部位用低水泥刚玉质耐火浇注料，振动成型为整体包裹衬。上海宝钢用改枪吹氩，每炉吹氩时间为3~5min，每根喷枪寿命约为50炉，即为150~250min；首钢用于喷粉，其寿命为30~55min。

     二、轧钢系统

     轧钢系统工业炉种类多、数量大，使用温度一般在1400℃以下，均为火焰炉。该系统窑炉均可用不定形耐火材料作内衬，并取得良好的经济效果。轧钢加热炉用耐火可塑料作内衬，使用寿命很长，如武钢大型步进梁式加热炉已用25年多，现仍在使用中。用黏土结合耐火浇注料整体浇灌炉衬，使用寿命一般为4~10年。对于蓄热式加热炉来说，应选用膨胀耐火浇注料作为炉衬，使用两年多后依然完好无损。炼钢加热炉一般分间歇操作、炉温变动大和有振动等，用砖砌筑，使用2~5个用，用黏土结合耐火浇注料的能用2年以上。

     众所周知，轧钢加热炉的使用温度<1400℃并间歇操作，国内外生产实践证明，其炉衬材料应选用Al2O3≤65%、烘干和1400℃烧后耐压强度分别为20~25mpa和不小于60mpa，即可达到长寿的目的。因为，铝含量高和强度大的耐火浇注料，其抗热震性差，使用时易剥落、开裂，影响使用寿命。

     三、建材系统

     建材系统包括水泥、玻璃和陶瓷灯工业部门。水泥窑炉内衬用磷酸高铝质或镁质、镁铬质不烧砖，使用寿命6~18个月，局部也用不定形耐火材料。冀东和柳州等大型水泥厂回转窑，耐火浇注料使用量为19%~35%，其主要品种为低水泥耐火浇注料、铝酸盐水泥耐火浇注料、碳化硅质耐火浇注料和隔热浇注料等；在玻璃行业中，浮法玻璃生产线上的锡槽，是用耐火浇注料制作。另外，玻璃池窑炉损毁时，则用硅质修补料进行修补。新建池窑保温时，一般用硅质隔热浇注料；陶瓷行业用窑，优势用碳化硅质耐火浇注料和轻质耐火浇注料。

     四、其他工业系统

     在石化工业中，管式加热炉用体积密度为0.5~1.0/cm³的轻质耐火浇注料，用手工涂抹或喷涂等方法施工，使用寿命5年左右。采用耐火纤维喷涂料筑衬，也获得了较好的使用效果。铂重整装置和乙烯装置等，也大量应用不定形耐火材料。特别是耐磨耐火浇注料在铂重整中得到了应用。可取消耐热钢龟甲网系统，其寿命也有所提高。各种转化炉内衬，使用温度为600~1500℃，一般用铝酸盐水泥耐火浇注料、低水泥耐火浇注料和刚玉质耐火浇注料等，使用寿命3~6年；在有色冶金工业中，铅锌密闭鼓风炉、闪速炉、电解槽和轧制加热炉等热工设备，其局部用不定形耐火材料。最近铝电解槽上广泛采用防渗透耐火材料，取得了满意地使用效果；在蒸汽锅炉的内衬上，使用不定形耐火材料最早，也最普遍。一般用铝酸盐水泥重质或轻质耐火浇注料，使用寿命10年左右。流化床发电锅炉用高铝质、刚玉质和碳化硅质耐火浇注料和耐火可塑料，其强度高、耐磨性好，满足了设计和使用要求。另外，在机械、耐火和垃圾焚烧等行业中，也使用不定形耐火材料，并取得良好的效果。