不定形耐火材料的應(yīng)用

     不定形耐火材料的應(yīng)用，幾乎遍及各個領(lǐng)域的窯爐及熱工設(shè)備和構(gòu)筑物，并獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效果。眾所周知，在各種工業(yè)部門中，冶金工業(yè)窯爐最多，使用條件苛刻，消耗的耐火材料占其總量的60%左右。

     在冶金工業(yè)中，熔煉爐機(jī)器附屬設(shè)備消耗的耐火材料最多，其質(zhì)量要求也比較高。為了衡量耐火材料和冶金窯爐的工藝裝備和技術(shù)水平，常用耐火裁量單耗表示。其單耗系指冶金窯爐用耐火材料的總量與鋼產(chǎn)量之比值。國外耐火材料單耗每噸鋼一般在20kg以下。日本噸鋼消耗約為11kg，我國則為32kg左右。上海寶鋼噸鋼消耗約為15kg，已經(jīng)達(dá)到了世界水平。單耗不斷降低，1995年為每噸鋼10.9kg，定型制品不斷降低，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噸鋼平均消耗5.9kg。1995年不定形耐火材料每噸鋼為6.4kg，而定型的為4.5kg。這再一次說明，在鋼鐵工業(yè)中，不定形耐火材料戰(zhàn)友極其重要的地位。在國內(nèi)，為了降低耐火材料單耗，除改善裝備，實(shí)現(xiàn)大型化，提高自動化水平和連鑄比，發(fā)展優(yōu)質(zhì)耐火磚和改變品種結(jié)構(gòu)外，應(yīng)當(dāng)大力推廣普及不定形耐火材料是當(dāng)務(wù)之急，且可獲得事半功倍的效果。

     一、煉鋼系統(tǒng)

     煉鋼系統(tǒng)包括燒結(jié)、煉焦、高爐及附屬設(shè)備。帶式燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐用耐火可塑料和黏土結(jié)合耐火澆注料現(xiàn)場制作，或用磷酸耐火澆筑預(yù)制塊吊裝，其使用壽命為3~6年。當(dāng)采用線式點(diǎn)火裝置時，爐頂壓下較多，爐膛工作條件編號，可用輕質(zhì)高強(qiáng)耐火澆注料或耐火纖維及其制品做襯，也獲得較好效果；焦?fàn)t爐頂個人從、覆面層和爐門等部位用耐火澆筑了澆灌，爐頭損壞時，則用噴涂料修補(bǔ)。另外，干熄焦設(shè)備也用重質(zhì)或輕質(zhì)耐火澆注料；高爐是連續(xù)生產(chǎn)的煉鐵設(shè)備。小型高爐曾用鋁酸鹽水泥和磷酸高鋁質(zhì)耐火澆注料預(yù)制塊吊裝砌筑，現(xiàn)在普遍用樹脂結(jié)合劑鋁碳不燒磚砌筑。大型高爐水冷壁用碳化硅澆注料搗制、爐底墊層和周圍磚縫則用耐火澆注料和氮化硅質(zhì)填料，爐襯孫回事則用耐火壓入料和耐火噴涂料修補(bǔ)，以便延長使用壽命，使?fàn)t齡達(dá)到10年甚至是15年。高爐出鐵口一般用散狀的Al2O2-SiC-C質(zhì)炮泥堵塞，可保證鐵口出鐵穩(wěn)定，操作正常。高爐出鐵溝用耐火搗打料搗制，溝料噸鐵單耗為1.1kg。現(xiàn)在用低氣孔致密Al2O3-SiC-C質(zhì)耐火澆注料澆注，一次通鐵量達(dá)到10萬t左右，一代溝齡累計(jì)通鐵量約90萬t，耐材噸鐵單耗小于0.38kg。同時自流耐火澆注料和免烘烤耐火澆注料，在高爐出鐵溝上也得到了應(yīng)用。

     熱風(fēng)爐是煉鐵爐的關(guān)鍵附屬設(shè)備。中小型高爐熱風(fēng)爐內(nèi)襯，有用耐火澆注料預(yù)制塊砌筑的。熱風(fēng)爐燃燒器可用耐火澆注料預(yù)制塊砌筑或現(xiàn)場澆灌，其球頂則用耐火按澆注料澆灌工作襯。大型熱風(fēng)爐爐身靠爐殼噴一層體積密度約為1.3/cm³的輕質(zhì)噴涂料，球頂則噴一層耐酸噴涂料，形成整體內(nèi)襯，抵抗含硫煙氣滲透侵蝕爐殼。另外，高爐熱風(fēng)圍管及直管、送風(fēng)管和熱風(fēng)閥等部位，采用剛玉質(zhì)耐火澆注料等材料，現(xiàn)場澆灌，獲得了較好的使用效果；魚雷式鐵水罐和混鐵爐一般局部或全部使用耐火澆注料，也可使用耐火噴涂修補(bǔ)，使用效果較好。

     煉鋼系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)爐、電路、爐外精煉爐、鋼包和中間包等設(shè)備。在電爐中，干式振動料、預(yù)制或現(xiàn)澆爐蓋或爐蓋三角區(qū)等部位，均獲得較好使用效果；在轉(zhuǎn)爐和電爐中，損毀時一般采用耐火噴涂料進(jìn)行修補(bǔ)，其方法有手工投補(bǔ)、濕式、干式、火焰噴涂、濺渣護(hù)爐等。在轉(zhuǎn)爐中，普遍采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，護(hù)齡能達(dá)到一萬次以上；爐外精煉爐種類較多，RH法和DH法脫氣裝置的插入管襯體，一般用高鋁質(zhì)耐火澆注料成整體，使用壽命為20~80次。

     鋼包和中間包是煉鋼爐的重要附屬設(shè)備，也是消耗耐火材料最多的熱工設(shè)備。過去，鋼包一般用黏土磚、高鋁磚、半硅磚和蠟石磚等燒成磚砌筑，使用壽命（即包齡）為10~70次。當(dāng)采用鋼包吹煉或連續(xù)鑄錠時，因出鋼溫度高和停留時間長等 原因，致使包齡急劇下降。所以，各國對包襯材質(zhì)開發(fā)十分重視，也取得了顯著進(jìn)展。鞍鋼轉(zhuǎn)爐用200t鋼包，用鋁鎂澆注料和自流料筑襯，包齡分別為95次和80次左右；寶鋼轉(zhuǎn)爐用300t鋼包，用高純鋁鎂澆注料筑襯，經(jīng)過修補(bǔ)后包齡一般在260次左右，耐火材料單耗1.78kg以下；全國不燒鋼廠不大于100t的鋼包，用新技術(shù)鋁鎂耐火材料，其包齡為90次左右，澆鋼成本每噸鋼為5.50~7.50元。中間包包襯用絕熱板或鎂質(zhì)類涂料、擋渣堰用莫來石質(zhì)、鋁鎂質(zhì)和鎂質(zhì)耐火澆注料制作，可滿足連續(xù)鑄鋼的技術(shù)要求。

     爐外精煉用整體噴槍，用于鋼包吹氬或鋼包噴粉等。其渣線以上部位用高鋁質(zhì)耐火澆注料，渣線至噴嘴端部位用低水泥剛玉質(zhì)耐火澆注料，振動成型為整體包裹襯。上海寶鋼用改槍吹氬，每爐吹氬時間為3~5min，每根噴槍壽命約為50爐，即為150~250min；首鋼用于噴粉，其壽命為30~55min。

     二、軋鋼系統(tǒng)

     軋鋼系統(tǒng)工業(yè)爐種類多、數(shù)量大，使用溫度一般在1400℃以下，均為火焰爐。該系統(tǒng)窯爐均可用不定形耐火材料作內(nèi)襯，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。軋鋼加熱爐用耐火可塑料作內(nèi)襯，使用壽命很長，如武鋼大型步進(jìn)梁式加熱爐已用25年多，現(xiàn)仍在使用中。用黏土結(jié)合耐火澆注料整體澆灌爐襯，使用壽命一般為4~10年。對于蓄熱式加熱爐來說，應(yīng)選用膨脹耐火澆注料作為爐襯，使用兩年多后依然完好無損。煉鋼加熱爐一般分間歇操作、爐溫變動大和有振動等，用磚砌筑，使用2~5個用，用黏土結(jié)合耐火澆注料的能用2年以上。

     眾所周知，軋鋼加熱爐的使用溫度<1400℃并間歇操作，國內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐證明，其爐襯材料應(yīng)選用Al2O3≤65%、烘干和1400℃燒后耐壓強(qiáng)度分別為20~25mpa和不小于60mpa，即可達(dá)到長壽的目的。因?yàn)椋X含量高和強(qiáng)度大的耐火澆注料，其抗熱震性差，使用時易剝落、開裂，影響使用壽命。

     三、建材系統(tǒng)

     建材系統(tǒng)包括水泥、玻璃和陶瓷燈工業(yè)部門。水泥窯爐內(nèi)襯用磷酸高鋁質(zhì)或鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)不燒磚，使用壽命6~18個月，局部也用不定形耐火材料。冀東和柳州等大型水泥廠回轉(zhuǎn)窯，耐火澆注料使用量為19%~35%，其主要品種為低水泥耐火澆注料、鋁酸鹽水泥耐火澆注料、碳化硅質(zhì)耐火澆注料和隔熱澆注料等；在玻璃行業(yè)中，浮法玻璃生產(chǎn)線上的錫槽，是用耐火澆注料制作。另外，玻璃池窯爐損毀時，則用硅質(zhì)修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)。新建池窯保溫時，一般用硅質(zhì)隔熱澆注料；陶瓷行業(yè)用窯，優(yōu)勢用碳化硅質(zhì)耐火澆注料和輕質(zhì)耐火澆注料。

     四、其他工業(yè)系統(tǒng)

     在石化工業(yè)中，管式加熱爐用體積密度為0.5~1.0/cm³的輕質(zhì)耐火澆注料，用手工涂抹或噴涂等方法施工，使用壽命5年左右。采用耐火纖維噴涂料筑襯，也獲得了較好的使用效果。鉑重整裝置和乙烯裝置等，也大量應(yīng)用不定形耐火材料。特別是耐磨耐火澆注料在鉑重整中得到了應(yīng)用。可取消耐熱鋼龜甲網(wǎng)系統(tǒng)，其壽命也有所提高。各種轉(zhuǎn)化爐內(nèi)襯，使用溫度為600~1500℃，一般用鋁酸鹽水泥耐火澆注料、低水泥耐火澆注料和剛玉質(zhì)耐火澆注料等，使用壽命3~6年；在有色冶金工業(yè)中，鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐、閃速爐、電解槽和軋制加熱爐等熱工設(shè)備，其局部用不定形耐火材料。最近鋁電解槽上廣泛采用防滲透耐火材料，取得了滿意地使用效果；在蒸汽鍋爐的內(nèi)襯上，使用不定形耐火材料最早，也最普遍。一般用鋁酸鹽水泥重質(zhì)或輕質(zhì)耐火澆注料，使用壽命10年左右。流化床發(fā)電鍋爐用高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)和碳化硅質(zhì)耐火澆注料和耐火可塑料，其強(qiáng)度高、耐磨性好，滿足了設(shè)計(jì)和使用要求。另外，在機(jī)械、耐火和垃圾焚燒等行業(yè)中，也使用不定形耐火材料，并取得良好的效果。