不定形耐火材料的应用研究

霍炜邦

摘 要：近几年不定形耐火材料应用广泛，特别是在工业生产，如冶金工业窑炉中。在冶金工业生产中，熔炼炉及附属设备对耐火材料要求不仅量大，而且质高。耐火材料单也常常作为耐火材料和冶金窑炉工艺水平的指标。近几年，定形耐火材料的应用占比逐渐降低，不定形耐火材料占比上升明显，其在耐火材料单耗降低装备改善方面发挥重要作用，也推动冶金工业的规模化发展和自动化生产。因此，发展更为优质的耐火砖，大力推广不定形耐火材料，加大其普及应用是冶金工业生产及其他行业生产耐火材料应用的大趋势，本文主要就不定形耐火材料的主要领域应用进行探讨。

关键词：不定形;耐火材料;應用;展望

不定形耐火材料在各个领域的窑炉及热工设备构筑物内衬制作及修补中取得了理想的应用，效果及应用日趋广泛，主要集中于炼铁设备、炼钢设备、轧钢系统、建筑系统以及石化金属冶炼等系统中。随着不定形耐火材料性能提升，种类多元，其工业应用占比将大幅度提升，而关于其应用价值与体现的综合研究将为其创新研发提供更多指导。

一、不定形耐火材料的应用

（一）不定形耐火材料在炼铁系统中的应用

不定形耐火材料在炼铁系统中的应用主要是在高炉中的应用。其具体应用价值主要体现在三个方面。其一在高炉内部结构改造中的应用[1]。砖缝是高炉砖切的薄弱环节，容易产生缝隙破坏，需要应用不定形耐火材料对砖缝及时填补。常用耐火泥浆，辨别炉内衬砖缝材质的基础上对其应用效果温度进行调试，与缝隙匹配，于高炉内衬形成光滑整体。其二以保护膜形式辅助做好高炉内衬与炉壳之间的冷却壁应对。高炉投入生产后往往因为热能侵蚀，炉体的腰部及下部会出现严重的侵蚀情况，对应的工作复合能量增加，冷却设备遭到破坏，炉壳表面出现鼓包，以不定形材料进行灌浆处理，降低设备破损引发的风险发生几率。其三针对高炉内衬出现龟裂的问题，使用不定形耐火材料进行表面优化处理。高炉本身对应的是铝矾土和石墨原材料，以不定形耐火材料的喷涂实现其高温高压下的坚固性提升，延长高炉使用寿命。

（二）不定形耐火材料在炼钢系统中的应用

常见的炼钢系统主要包括转炉、电炉、钢包和中间包等设备，在这些设备运作中部分性损毁较为常见，需要采用耐火材料进行喷涂修补。目前炼钢系统中常运用手工投补、干湿式喷涂等方式进行修补，主材料是不定形耐火材料。炉外精炼炉有多种类形，但其普遍采用高铝质耐火浇注料浇注成整体进行修补，而钢包和中间包作为炼钢炉的主要附属设备，其对应的耐火材料消耗量大，传统的钢包选用的是粘土砖、高铝砖等原材料。在吹炼机连续铸锭时，高温及时间较长等因素降低钢包寿命，新时期采用铝镁浇注料大大提高其使用寿命。而中间包包衬选用绝热板或镁制类涂料、铝镁质、镁质耐火浇注料加以制作，可满足连续铸钢的技术要求。

（三）不定形耐火材料在轧钢系统中的应用

不定形耐火材料也应用于轧钢系统。轧钢系统对应多种工业炉种，不仅种类多，而且数量较大。多数情况下采用的是温度在1400摄氏度以下的火焰炉[2]。而不定形耐火材料是主要的内衬材料，其对应良好的经济效果，以不定形耐火材料作为轧钢加热炉的内衬材料，其使用寿命可多达25年以上。而用黏土结合耐火浇注料整体灌注炉衬，使用寿命也至少在8到10年.如果是蓄热式加热炉，应优选微膨胀耐火浇注料作为内衬。锻钢加热炉较之其他类形的工业炉间歇操作频繁，炉温变化大，震动强度大，采用传统的砖砌作为内衬，使用寿命仅为2到5个月，而选用黏土结合耐火浇注料，其寿命在2年以上。综合国内外耐火材料在轧钢系统中的应用实践，炉衬材料如果选择A120<65%、烘干和1400度烧后，其耐压强度分别为20-25Pa和不小于60MPa，即可达到长寿的目的。

（四）不定形耐火材料在建材系统中的应用

除了上述提到的在炼铁系统、炼钢系统、轧钢系统中的成熟应用外，不定形耐火材料也应用于建材系统，当前的建材系统主要包括水泥玻璃和陶瓷等相关工业部门。不定形耐火材料在建材系统中的应用也主要作用于水泥、玻璃和陶瓷等工业中。其中水泥方面用，磷酸高铝质或者是镁质不烧砖作为水泥窑内衬，其对应的水泥窑寿命可高达1年半之久。除了整体使用不定形耐火材料作为水泥窑内衬，其局部修补也常用到不定形耐火材料，一些大形的水泥厂回转窑耐火浇注料使用量达到了35%左右，其核心成分是低水泥耐火浇注料、铝酸盐水泥耐火浇注料、隔热浇注料等。而不定形耐火材料应用于玻璃工业中，主要用于浮法玻璃生产线上的锡槽制作，核心材料是耐火浇注料。也用于玻璃池窑损毁的修补，其中硅质材料修补效果最佳，而新建磁窑保温时也多用硅质隔热浇注料。用于陶瓷工业部门，主要是用碳化硅质耐火浇注料和轻质耐火浇注料，这两种耐火材料用效果最佳，是陶瓷行业用摇的主要内衬材料构成。

（五）不定形耐火材料在其他工业系统中的应用

不定形耐火材料在工业生产中应用广泛，也体现为除上述提到的其他工业系统，如石化工业中管式加热炉常用轻质耐火浇注料以手工涂抹或者是机器喷涂的方式浇筑施工，其寿命可多达5年之久，其对应的使用效果也十分理想。无论是铂重整装置还是乙烯装置，也常用到不定形耐火材料，其中铂重整装置中应用最广的不定形耐火材料是耐磨耐火浇注料，其主要优势是取消耐热钢龟甲网系统，对应的使用寿命更高，在使用温度在600度到1500度的转化炉内衬制作时，铝酸盐水泥耐火浇注料、低水泥耐火浇注料更受青睐，其对应的转化炉内衬使用寿命可多达6年之久.石化工业以外，有色冶金工业中，无论是铅锌密闭鼓风炉，还是电解槽，还是杂志加热炉等热工设备，都或多或少地用到不定形耐火材料。随着科技的创新，防渗透耐火浇注料在铝底铝电解槽上应用广泛，且应用效果理想。而蒸汽锅炉内衬上不定形耐火材料也取得了广泛的应用，在铝酸盐水泥重置或轻质耐火浇注料的支持下，蒸汽锅炉的内衬使用寿命多达10年.此外流化床发电锅炉用高铝质、刚玉质耐火浇注料，塑性强度高，更符合设备性能要求。不定形耐火材料也逐渐应用于机械制造行业、垃圾焚烧行业，其具有广泛而光明的应用前景。

二、不定形耐火材料的应用展望

作为耐火材料工业的重要分支，不定形耐火材料应用优势明显，备受重视。从其十几年的应用发展历程看，不定形耐火材料未来发展趋势也日趋明朗。如基于人工合成技术，与纳米材料相结合，通过材料流变性能的改善，使得耐火材料施工性能持续优化。如各种具有特殊使用要求的添加剂开发将取得重大进展。从总体上说不，不定形耐火材料将迎来更为广阔与光明的发展空间，新的实验方法和产品的标准化和系列化建设走向正轨。

结束语：对不定形耐火材料应用范围及具体应用成效的探讨，对不定形耐火材料未来发展趋势进行了有效的预测分析，将指导不定形耐火材料的推广应用。其生产工艺简单，节能降耗优势明显，造形随意，寿命较长，具有理想的经济价值。不定形耐火材料的发展将持续深入。

参考文献：

[1]钱永祥.耐火预制件在水泥窑中的应用[J].水泥工程，2020（04）：40-42.

[2]董丽.不定型耐火材料在高炉的应用[J].冶金与材料，2020，40（04）：111-112.