“十三五”耐火材料需求與技術前景展望

作者:   發布時間:2015-04-21

"中國鋼鐵工藝技術'十三五'發展已經確定了以流程優化為主的清潔生產技術研發應用,以實現鋼鐵工業高效、優質、低耗、減排的綠色發展。因此,耐火材料也應適應這些發展要求,進一步實現耐火材料生產與使用'更長壽、無污染、功能化'的目標,并同時注重開發耐火材料的技術與產品,實現結構優化和轉型升級。"日前,中國金屬學會專家委員會委員蘇天森在談到耐火材料發展時指出。

    隨著鋼鐵行業技術和裝備的不斷進步,耐火材料也緊隨發展的腳步,需要不斷提高技術含量和材料質量,對耐火材料技術也提出了更高的要求,也促使耐火材料行業的專家提出了具有創新性的研發新思路。  

耐材創新滿足三大要求 

    蘇天森認為,"更長壽、無污染、功能化"不僅是耐火材料"十三五"科技創新的總體要求,也是保證耐火材料安全使用的基礎。

    首先,更長壽是保證質量和降低成本的關鍵,也是無污染、功能化和使用安全的標志。其中,長壽的標準是隨時間推移動態提升的,具有配套協同的系統是長壽的重要內容。既有同一材質(原料)長壽指標的提高,又有復合材料長壽指標的跨越式提升。此外,還應做到耐火材料全壽命周期使用安全性的保證與預警。

    其次,無污染是高品質鋼生產的必要條件,也是耐火原料和耐火材料生產的必要條件。例如,不同檔次潔凈鋼生產的不同要求、耐火原料精料和高利用率、耐火材料排放物處理與回收等。

    最后,功能化是指有利于鋼的質量優化,又指具備一些特殊工藝要求的性能,還指具有優良的綜合性能。例如,耐火材料有參與鋼液凈化的性能、與液態金屬不浸潤的功能,具有良好導磁性的功能,以及高強度和高抗熱震性等。

不同工序帶來新需求

    煉鐵工藝技術發展對耐火材料提出新需求。煉鐵工藝技術發展需要具有滿足高風溫、超高風溫要求的熱風爐耐火材料,當風溫要求≥1280℃時,熱風爐穹頂耐火材料可能要考慮滿足長時間≥1450℃的工作條件。還要對高尺寸精度熱風爐格子磚、滿足熱風輸送管道保溫與抗應力應變要求的耐火材料,以及高風溫條件下的爐襯耐火材料等進行優化。

    蘇天森指出,需要研發長壽高爐耐火材料優化技術,例如陶瓷杯、熱壓碳磚(大、小)設計、砌筑與性能優化,熱態壓補耐火材料與工藝裝備,耐火材料在線侵蝕情況監測(如工業CT應用)等。此外,還要進行高富氧與全氧高爐條件下高抗侵蝕風口耐火材料的設計與制造,以及熔融還原、直接還原新型耐火材料的研發與應用。

    煉鋼工序工藝發展對耐火材料的新要求。潔凈鋼生產工藝要求長壽、無污染和功能化耐火材料的全面優化,包括無碳、低碳耐火材料和低硅、低鋁特殊耐火材料研發應用,鐵水預處理(攪拌棒、噴吹槍、低堿度預脫磷轉爐)耐火材料優化,轉爐、電爐、AOD爐底吹CO2長壽透氣元件(低碳、高耐蝕耐火材料)研發與應用,電爐≥1000爐長壽爐底、爐缸耐火材料優化。研發方面,注重無鉻、長壽、低成本真空精煉耐火材料,單嘴真空精煉爐特種耐火材料,連鑄電磁冶金用耐火材料(如磁約束水口、旋流水口、鋼包電磁自開水口、薄帶坯連鑄電磁側封耐火材料),連鑄中間包超長壽系統耐火材料(≥15小時/次)和薄板坯連鑄隧道窯托輥用長壽耐火材料等。

    軋鋼工序工藝發展對耐火材料的新要求。為配合軋鋼工序的工藝發展,需要研發節能效率≥5%的軋鋼加熱爐高輻射能力爐襯耐火材料和軋鋼加熱爐高絕熱性能保溫層用耐火材料等。

耐材研發呈現五大趨勢   

    蘇天森提出了"十三五"耐火材料滿足鋼鐵工業發展的研發新趨勢。

    一是加快我國不定形耐火材料的發展。我國應探索技術與經濟方面的原因,配套完善施工(修砌、拆除)設備,加快推進不定型耐火材料比例的提高,達到發達國家具有的平均水平,節能降耗。

    二是重視研發推進精密高檔耐火材料的修復再利用的技術與裝備,以利于減排,實現耐火材料企業與鋼廠的互利共贏。

    三是大力提高耐火材料生產與應用的自動化、智能化水平,提高耐火材料質量及其穩定性,降低優質耐火材料的生產成本。  如建立耐火材料生產與應用的數據庫,實現從原料處理、加工(包括成型)與應用工藝的計算機數學模型控制,強化對產品及應用過程全面的無損檢測(如超聲、激光、工業CT等),確保產品應用的安全性。

    四是加強學科綜合研究,與前沿科技結合,拓展耐火材料新品種,促進鋼鐵工藝技術進一步優化。納米科技在耐火原料與制品中的應用要解決目前研究分散、目標重點不明確、應用效果數據收集不充分等問題,發揮其對耐火材料升級換代的應有作用。此外,全數字液壓系統在大功率液壓壓磚機的應用,可提高生產效率與產品質量的同一性。

    五是注重清潔能源在耐火材料生產中的應用。耐火材料生產除焙燒工序以外,基本上是不連續的,且功率較小,完全有條件使用清潔能源,實現低碳排放,如用于原料干燥、恒溫等工序方面。 

    蘇天森總結認為,鋼鐵工藝技術在"十三五"期間的發展方向已經基本確定,耐火材料科技創新就應當適應這種發展方向,來調整科技創新的重點。反過來,耐火材料的創新成果也必將支持和促進鋼鐵工藝技術的優化,使兩個行業同時實現結構優化和轉型升級的目標。(來源:中國冶金報)



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