不定形耐火材料的應(yīng)用研究

霍煒邦

摘 要：近幾年不定形耐火材料應(yīng)用廣泛，特別是在工業(yè)生產(chǎn)，如冶金工業(yè)窯爐中。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，熔煉爐及附屬設(shè)備對耐火材料要求不僅量大，而且質(zhì)高。耐火材料單也常常作為耐火材料和冶金窯爐工藝水平的指標(biāo)。近幾年，定形耐火材料的應(yīng)用占比逐漸降低，不定形耐火材料占比上升明顯，其在耐火材料單耗降低裝備改善方面發(fā)揮重要作用，也推動冶金工業(yè)的規(guī)?；l(fā)展和自動化生產(chǎn)。因此，發(fā)展更為優(yōu)質(zhì)的耐火磚，大力推廣不定形耐火材料，加大其普及應(yīng)用是冶金工業(yè)生產(chǎn)及其他行業(yè)生產(chǎn)耐火材料應(yīng)用的大趨勢，本文主要就不定形耐火材料的主要領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：不定形;耐火材料;應(yīng)用;展望

不定形耐火材料在各個領(lǐng)域的窯爐及熱工設(shè)備構(gòu)筑物內(nèi)襯制作及修補(bǔ)中取得了理想的應(yīng)用，效果及應(yīng)用日趨廣泛，主要集中于煉鐵設(shè)備、煉鋼設(shè)備、軋鋼系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)以及石化金屬冶煉等系統(tǒng)中。隨著不定形耐火材料性能提升，種類多元，其工業(yè)應(yīng)用占比將大幅度提升，而關(guān)于其應(yīng)用價值與體現(xiàn)的綜合研究將為其創(chuàng)新研發(fā)提供更多指導(dǎo)。

一、不定形耐火材料的應(yīng)用

（一）不定形耐火材料在煉鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用

不定形耐火材料在煉鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是在高爐中的應(yīng)用。其具體應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在三個方面。其一在高爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造中的應(yīng)用[1]。磚縫是高爐磚切的薄弱環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生縫隙破壞，需要應(yīng)用不定形耐火材料對磚縫及時填補(bǔ)。常用耐火泥漿，辨別爐內(nèi)襯磚縫材質(zhì)的基礎(chǔ)上對其應(yīng)用效果溫度進(jìn)行調(diào)試，與縫隙匹配，于高爐內(nèi)襯形成光滑整體。其二以保護(hù)膜形式輔助做好高爐內(nèi)襯與爐殼之間的冷卻壁應(yīng)對。高爐投入生產(chǎn)后往往因?yàn)闊崮芮治g，爐體的腰部及下部會出現(xiàn)嚴(yán)重的侵蝕情況，對應(yīng)的工作復(fù)合能量增加，冷卻設(shè)備遭到破壞，爐殼表面出現(xiàn)鼓包，以不定形材料進(jìn)行灌漿處理，降低設(shè)備破損引發(fā)的風(fēng)險發(fā)生幾率。其三針對高爐內(nèi)襯出現(xiàn)龜裂的問題，使用不定形耐火材料進(jìn)行表面優(yōu)化處理。高爐本身對應(yīng)的是鋁礬土和石墨原材料，以不定形耐火材料的噴涂實(shí)現(xiàn)其高溫高壓下的堅(jiān)固性提升，延長高爐使用壽命。

（二）不定形耐火材料在煉鋼系統(tǒng)中的應(yīng)用

常見的煉鋼系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包和中間包等設(shè)備，在這些設(shè)備運(yùn)作中部分性損毀較為常見，需要采用耐火材料進(jìn)行噴涂修補(bǔ)。目前煉鋼系統(tǒng)中常運(yùn)用手工投補(bǔ)、干濕式噴涂等方式進(jìn)行修補(bǔ)，主材料是不定形耐火材料。爐外精煉爐有多種類形，但其普遍采用高鋁質(zhì)耐火澆注料澆注成整體進(jìn)行修補(bǔ)，而鋼包和中間包作為煉鋼爐的主要附屬設(shè)備，其對應(yīng)的耐火材料消耗量大，傳統(tǒng)的鋼包選用的是粘土磚、高鋁磚等原材料。在吹煉機(jī)連續(xù)鑄錠時，高溫及時間較長等因素降低鋼包壽命，新時期采用鋁鎂澆注料大大提高其使用壽命。而中間包包襯選用絕熱板或鎂制類涂料、鋁鎂質(zhì)、鎂質(zhì)耐火澆注料加以制作，可滿足連續(xù)鑄鋼的技術(shù)要求。

（三）不定形耐火材料在軋鋼系統(tǒng)中的應(yīng)用

不定形耐火材料也應(yīng)用于軋鋼系統(tǒng)。軋鋼系統(tǒng)對應(yīng)多種工業(yè)爐種，不僅種類多，而且數(shù)量較大。多數(shù)情況下采用的是溫度在1400攝氏度以下的火焰爐[2]。而不定形耐火材料是主要的內(nèi)襯材料，其對應(yīng)良好的經(jīng)濟(jì)效果，以不定形耐火材料作為軋鋼加熱爐的內(nèi)襯材料，其使用壽命可多達(dá)25年以上。而用黏土結(jié)合耐火澆注料整體灌注爐襯，使用壽命也至少在8到10年.如果是蓄熱式加熱爐，應(yīng)優(yōu)選微膨脹耐火澆注料作為內(nèi)襯。鍛鋼加熱爐較之其他類形的工業(yè)爐間歇操作頻繁，爐溫變化大，震動強(qiáng)度大，采用傳統(tǒng)的磚砌作為內(nèi)襯，使用壽命僅為2到5個月，而選用黏土結(jié)合耐火澆注料，其壽命在2年以上。綜合國內(nèi)外耐火材料在軋鋼系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐，爐襯材料如果選擇A120<65%、烘干和1400度燒后，其耐壓強(qiáng)度分別為20-25Pa和不小于60MPa，即可達(dá)到長壽的目的。

（四）不定形耐火材料在建材系統(tǒng)中的應(yīng)用

除了上述提到的在煉鐵系統(tǒng)、煉鋼系統(tǒng)、軋鋼系統(tǒng)中的成熟應(yīng)用外，不定形耐火材料也應(yīng)用于建材系統(tǒng)，當(dāng)前的建材系統(tǒng)主要包括水泥玻璃和陶瓷等相關(guān)工業(yè)部門。不定形耐火材料在建材系統(tǒng)中的應(yīng)用也主要作用于水泥、玻璃和陶瓷等工業(yè)中。其中水泥方面用，磷酸高鋁質(zhì)或者是鎂質(zhì)不燒磚作為水泥窯內(nèi)襯，其對應(yīng)的水泥窯壽命可高達(dá)1年半之久。除了整體使用不定形耐火材料作為水泥窯內(nèi)襯，其局部修補(bǔ)也常用到不定形耐火材料，一些大形的水泥廠回轉(zhuǎn)窯耐火澆注料使用量達(dá)到了35%左右，其核心成分是低水泥耐火澆注料、鋁酸鹽水泥耐火澆注料、隔熱澆注料等。而不定形耐火材料應(yīng)用于玻璃工業(yè)中，主要用于浮法玻璃生產(chǎn)線上的錫槽制作，核心材料是耐火澆注料。也用于玻璃池窯損毀的修補(bǔ)，其中硅質(zhì)材料修補(bǔ)效果最佳，而新建磁窯保溫時也多用硅質(zhì)隔熱澆注料。用于陶瓷工業(yè)部門，主要是用碳化硅質(zhì)耐火澆注料和輕質(zhì)耐火澆注料，這兩種耐火材料用效果最佳，是陶瓷行業(yè)用搖的主要內(nèi)襯材料構(gòu)成。

（五）不定形耐火材料在其他工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

不定形耐火材料在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，也體現(xiàn)為除上述提到的其他工業(yè)系統(tǒng)，如石化工業(yè)中管式加熱爐常用輕質(zhì)耐火澆注料以手工涂抹或者是機(jī)器噴涂的方式澆筑施工，其壽命可多達(dá)5年之久，其對應(yīng)的使用效果也十分理想。無論是鉑重整裝置還是乙烯裝置，也常用到不定形耐火材料，其中鉑重整裝置中應(yīng)用最廣的不定形耐火材料是耐磨耐火澆注料，其主要優(yōu)勢是取消耐熱鋼龜甲網(wǎng)系統(tǒng)，對應(yīng)的使用壽命更高，在使用溫度在600度到1500度的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)襯制作時，鋁酸鹽水泥耐火澆注料、低水泥耐火澆注料更受青睞，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)襯使用壽命可多達(dá)6年之久.石化工業(yè)以外，有色冶金工業(yè)中，無論是鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐，還是電解槽，還是雜志加熱爐等熱工設(shè)備，都或多或少地用到不定形耐火材料。隨著科技的創(chuàng)新，防滲透耐火澆注料在鋁底鋁電解槽上應(yīng)用廣泛，且應(yīng)用效果理想。而蒸汽鍋爐內(nèi)襯上不定形耐火材料也取得了廣泛的應(yīng)用，在鋁酸鹽水泥重置或輕質(zhì)耐火澆注料的支持下，蒸汽鍋爐的內(nèi)襯使用壽命多達(dá)10年.此外流化床發(fā)電鍋爐用高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)耐火澆注料，塑性強(qiáng)度高，更符合設(shè)備性能要求。不定形耐火材料也逐漸應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)、垃圾焚燒行業(yè)，其具有廣泛而光明的應(yīng)用前景。

二、不定形耐火材料的應(yīng)用展望

作為耐火材料工業(yè)的重要分支，不定形耐火材料應(yīng)用優(yōu)勢明顯，備受重視。從其十幾年的應(yīng)用發(fā)展歷程看，不定形耐火材料未來發(fā)展趨勢也日趨明朗。如基于人工合成技術(shù)，與納米材料相結(jié)合，通過材料流變性能的改善，使得耐火材料施工性能持續(xù)優(yōu)化。如各種具有特殊使用要求的添加劑開發(fā)將取得重大進(jìn)展。從總體上說不，不定形耐火材料將迎來更為廣闊與光明的發(fā)展空間，新的實(shí)驗(yàn)方法和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化建設(shè)走向正軌。

結(jié)束語：對不定形耐火材料應(yīng)用范圍及具體應(yīng)用成效的探討，對不定形耐火材料未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了有效的預(yù)測分析，將指導(dǎo)不定形耐火材料的推廣應(yīng)用。其生產(chǎn)工藝簡單，節(jié)能降耗優(yōu)勢明顯，造形隨意，壽命較長，具有理想的經(jīng)濟(jì)價值。不定形耐火材料的發(fā)展將持續(xù)深入。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢永祥.耐火預(yù)制件在水泥窯中的應(yīng)用[J].水泥工程，2020（04）：40-42.

[2]董麗.不定型耐火材料在高爐的應(yīng)用[J].冶金與材料，2020，40（04）：111-112.