耐火材料的节能与应用

耐火材料的节能与应用田守信专访一、请田老师介绍一下目前我国钢包用耐火材料使用的现状，目前钢铁技术的发展，对钢包用耐火材料有哪些新的要求？第一个方面，谈谈现状。

目前我国小型普通钢包多使用以矾土为主的无水泥的铝镁浇注料，并且进行套浇的冷修模式。

这样冷修一次的使用寿命达到了100~140次，低于100次和高于140次的较少。

反复套浇的冷修补模式导致使用寿命达到了一年，甚至更长，累计使用寿命达到了1000余次，甚至2000多次。

这是一个很好的维护模式，耐火材料单耗降低到2kg/t以下。

但是在大型钢包和精炼钢包上未实施。

我国精炼比例达到了70%以上，钢包大型化和精炼比例增加。

导致了钢包使用条件恶劣。

对于大型钢包和精炼钢包，渣线普遍采用了镁碳砖。

根据不同情况熔池采用了碳含量较低的铝镁碳砖、镁碳砖和铝镁尖晶石不烧砖或预制块。

这样的配制往往经过一个冷修更换渣线与熔池材料相匹配。

根据使用条件不同使用寿命不一样。

对于普通钢包可以达到100次以上，对于LF钢包两个渣线使用寿命也只由60~90次。

大于90次和小于60次的也有，但是较少。

对于LF-VD的精炼钢包使用寿命只由40~60次。

甚至有的还不到40次。

这些都是由使用条件和维护水平决定的。

随着钢种增加，为适应特钢的需要，采用了不同的耐火材料。

如汽车板等超低碳钢冶炼用低碳和无碳钢包，钢帘线钢用无铝耐火材料作为钢包衬，不锈钢用镁钙砖等。

即所谓的精品钢材需要精品耐材。

宝钢很早就提出了这些口号。

但是要落实到实处可能要有很长路要走。

上述就是目前我国钢包的现状。

第二个方面，随着钢铁技术的发展，对钢包用耐火材料有新的要求。

现在钢铁行业产量达到了平衡阶段，钢产量不大可能再大幅度增加。

钢铁行业进入了市场竞争时期，进入了微利时代。

这种状况将长期延续下去。

这样钢铁企业为了生存和发展，被迫进入降本增效，节能环保，开发高新产品新阶段。

市场竞争和国家的政策迫使钢铁企业经济转型，即由资源消耗和投资拉动型转化为降低消耗和服务的效益型。

在这样的形势下，作为钢铁企业的上游――耐火材料行业面临着巨大的压力。

必须适应和促进钢铁企业的发展，在用户发展的过程中求得生存和发展。

这样就要做到下列几个方面：1）适应钢铁企业降本增效的需要。

钢铁企业微利甚至亏损，迫切需要降低成本，降低单位耐火材料消耗成本。

目前主要是通过竞标承包，挤压耐火材料的价格。

其实这是有一定限度的或很有限的。

应该向技术要效益，通过技术降低耐火材料的单耗的潜力很大。

这应该是主要方面。

我们国家的耐火材料单耗一般认为是20kg/吨钢，而国外先进达到了6~8kg/吨钢，我国钢铁冶金耐火材料单耗是人家的近三倍。

如果把这三倍降低下来，潜力很大，盈利空间很大。

节省2/3的耐火材料这块蛋糕应该为耐火材料行业和用户钢铁行业带来不小的效益，特别是对有实力的耐火材料企业是一个机遇。

钢铁企业降本增效压力很大，钢铁企业的最高决策者也在不停地呼吁，可是落实到实处是何等艰难。

经济转型是何等不容易。

我们国家的钢铁企业浪费了2/3的耐火材料，用户不浪费，加强使用技术的实施，在钢铁企业就是很难。

比如，喷补造衬延长使用寿命在钢厂很难。

扒掉废弃是他们的习惯做法，扭转这一浪费局面是非常难的。

钢厂习惯了浪费，不习惯节约。

这是我们国家钢铁冶金行业耐火材料消耗高的根本原因之一。

我在2008年开封耐火材料会议上，对降低冶金耐火材料的单耗进行了全面的论述。

呼吁缩小和赶上世界发达国家钢铁企业的耐火材料单耗的水平，给降低冶金耐火材料单耗指明了方向。

2)节能减排这方面对耐火材料和钢铁企业是双赢的，同时对国家和子孙后代都是好事。

我们应该重视。

特别是钢铁企业，不能只喊口号，要落实到实处，否则将长期难以完成经济转型。

冶金报报导我们国家钢铁冶金能耗比日本高50%，大型钢铁企业也要高30%，如果通过节能技术达到日本水平，并付诸实施，我国钢铁企业将节约200~250kg标准煤/吨钢。

这产生的效益将足以改变钢铁冶金企业的微利和亏损局面，可是为什么钢铁企业就这么难呢？举几个例子：钢包保温，目前钢包壳温度很高，达到了3000C以上。

如果通过采用保温措施，完全可以降低到2000C。

这样可以显著降低出钢温度和节能效益是非常大的。

但是推广就是很困难。

在我们国家的某些领域，一项新的技术的推广应用会受到某些既得利益者以及某些关系的阻遏，生产关系阻遏生产力的发展。

再一个例子就是温度低于4000C余热利用，目前我们国家的钢铁企业基本上废弃了。

可是利用它可以发电，为何推广就这么慢呢？还有蓄热换热技术，我们推广也有待加强。

钢包节能方面，还有钢包加盖和蓄热钢包加热。

实际上钢包内钢水热量的散失相当一部分是通过包口热辐射出去的。

钢包加盖就显得很重要。

到目前为止，钢铁企业的钢包是在烘烤、LF处理和浇铸等固定地方加盖的，其他地方基本上是敞开的。

对于钢包盖耐火材料将发挥更大的作用。

高温换热用的换热体是耐火材料。

这方面需要高导热高换热性能的耐高温材料代替金属制品，可以显著提高使用寿命和热效率。

碳化硅质蓄热体将有很大前途。

这方面有辐射涂料，仅惠敏科技公司的一个辐射涂料就可以降低能耗2~5%。

高效换热体将有更好的效果。

我国的研发和应用都需要做大量的工作。

关于节能材料的开发，应该做到一是隔热材料。

这里主要有隔热涂料、纳米隔热板和耐高温的隔热材料，这些材料将在热工窑炉方面发挥重要作用。

二是高导热和换热的材料，这有辐射涂料和高导热、高辐射能力的材料。

这用在高温蓄热体和换热器。

这些需要我们更多地重视。

减排对于钢铁企业任务更重。

主要排放大量的热量、CO2和固体废弃物。

这些若得到充分利用，将对国家对社会的减排和资源化利用带来巨大的效益，对减少雾霾，改善环境起到重要的作用。

在这方面，耐火材料也将扮演重要角色。

如高炉渣生产矿棉，就需要相应优质的窑炉耐火材料。

固体废弃物中有相当的用后耐火材料。

这些可以完全资源化，并且可以作为优质耐火材料和冶金辅料的原料。

钢铁企业减少了热量、固体废弃物和CO2排放也就是为环保做出了贡献。

热量的转换需要耐火材料。

高温材料对这些有害气体的吸附等也是值得研究的领域。

3)开发高新产品。

钢铁冶金企业要实现经济发展转型，必须适应市场发展的需要，提高产品质量和开发新的产品。

耐火材料应该适应和促进钢铁企业的这种发展趋势。

有代表性的举几个例子。

a)为了节能和降低成本，钢铁行业发展了近终形连铸。

主要有薄带连铸。

即一次性拉成薄带接近或达到市场商品，这样省去了加热炉，导致了成材率提升和节约了能源。

这样显著降低了成本和提高了经济效益，也减少了投资。

这方面宝钢已经研究了十几年，现在已经建成了年产50万吨的生产线，国外技术也已经非常成熟。

对于磁性材料的薄带连铸，我们国内已经建立了很多条生产线，拉出的薄带象磁带一样薄，只有十几个微米厚。

这些薄带连铸用耐火材料主要是侧封、喷嘴、喷杯、布流器和中间包。

要求耐磨、抗热震、不能污染钢液。

这些是新的钢铁工艺用的陶瓷耐火材料。

我们必须适应这种发展，能做出好的性价比的材料，就能促进该项技术的发展。

b)为了满足市场需要，高质量和性价比的产品是发展趋势。

比如我国建筑钢材强度多为300MPa级别的钢筋，它的发展趋势就是400MPa以上强度牌号，甚至更高强度的钢筋。

这样可以减少建筑钢筋的用量，减少造价。

要生产更高强度牌号的钢，就要求成分更严格控制，有害成分尽可能地少，这样炉外精炼就要增加，所用耐火材料就必须适应。

即精炼用耐火材料和不污染钢液的耐火材料。

钢包用镁钙质、高纯的镁铝尖晶石质耐火材料就会得到更大发展。

c)一些特殊钢的生产和社会需求。

这些都需要耐火材料的相对应。

如钢帘线的冶炼，要求夹杂非常少，并且夹杂物的尺寸和硬度等都要严格控制，含氧化铝的夹杂物的硬度较高，因此，不能用含铝的耐火材料作为冶炼这种钢的包衬。

还有汽车板等超低碳钢的生产，最好不要使用含碳的耐火材料，应该选用镁钙系耐火材料等。

总之，钢铁精品需要精品的耐火材料。

耐火材料精细化是必然的发展趋势。

二、您认为，与国外相比，我国钢包用耐火材料目前存在哪些技术优势，还有哪些方面需要我们改进？关于优势，我们有人才优势。

我国耐火材料行业在世界上是最大的耐火材料行业。

人才多集中在中国。

有些大学有这种专业和专门研究机构，我国有庞大的研究队伍。

国外专职研究耐火材料的人员很少。

这是我们的人才优势。

总体耐火材料技术水平与国外处于同一水平。

我们有大量的耐火材料出口，不光是因为价格低廉，我们必须承认质量也达到了相当水准。

在某些产品上我们可能落后于国外，这主要是归于我们研究不够深和管理水平较低造成的。

关于需要改进的方面，我认为：1) 我国的研究很多，重复研究，但是研究深入不够，多是应付。

研究深度需要提高，这是我国在某些产品上还与国外有一定差距的原因之一。

这方面应该向国外学习。

耐火材料是高温材料，不但要常温性能，更重要的是要研究高温使用状况下的行为。

因此，要用高温热力学、动力学和化学去研究。

应该上升到理论研究，不能只认为是实验科学。

炒菜式的试验水平应该改善；2)加强对知识产权的保护，和提升技术价值是迫在眉睫的事情。

在我国冶金用耐火材料行业，特别是前些年，在技术、营销、生产和管理几方面相比较，营销是第一位的。

只要关系好，能够卖出去，什么技术、生产管理的科学化就不重要。

用不好，可以用关系理顺过关。

这是有些钢厂把耐火材料看成黄泥巴的主要原因。

这是社会关系阻遏了科学技术这个第一生产力的发展的主要原因。

不是中国人没有能力做出优质产品和新的产品，而是关系阻遏了新产品的开发和使用；3)我国管理水平较低。

精细化管理水平需要提高。

这是我国耐火材料产品质量稳定性不足的主要原因；4)我国耐火材料生产设备水平较低，经验控制还是主要的，智能控制还是很少的；5)研究与实际相结合需要加强，特别是大学，要把实验室实验研究和实际应用结合起来。

把实际应用条件与研发相结合。

这方面需要提高；6)我们国家冶金耐火材料应用技术研究很少，应该加强。

某些用户的当事人就成为“耐火材料专家”的代名词的现象将随着钢铁微利时代到来和市场竞争加剧而消失。

三、我们知道，田老师在废旧耐火材料综合利用方面有过深入的研究，请田老师介绍一下，目前我们国家在废旧耐火材料综合利用，尤其是钢包用耐材综合利用方面，我们目前取得哪些成绩，还有哪些工作需要再进一步研究。

废旧耐火材料综合利用，特别是废弃耐火材料综合利用的研究，我在1997年就进行了这项工作。

应该是最早研究者之一。

特别是近年来钢铁企业进入了微利甚至亏损时期，耐火材料制造商的成本压力增大，特别出现了功能化承包后，对用后耐火材料等废旧耐火材料的研究更加普遍。

利用率也更加提高。

估计可能达到了40%以上。

但是综合利用主要应该建立在高附加值上。

可惜目前再利用的技术含量不足。

主要表现在把用后的镁碳砖破碎和或水化后，作为镁碳砖或其他散装料的原料。