1 耐火材料技术与发展趋势

钢包底吹透气砖
弥散透气砖和具有定向通气孔的透气砖。 现有材质：刚玉质、铬刚玉质、锆刚玉质、刚玉-尖晶石 质、Sialon结合刚玉质；氧化镁-碳等。 成型方法：机压，拼装，浇注，凝胶注模等。 问题：产品性能不稳定。 制约因素：原料的稳定性（生产 工艺的影响）；工艺条件的稳 定性（电位，水量）；干燥制 度、烧结制度的影响；狭缝尺 寸和形状的影响；砌筑安装的 影响；冶炼条件的影响等。
连铸功能耐火材料的发展
滑动水口： 滑动水口是连铸过程的关键装置，滑板是滑动水口装 置的核心部件，使用条件苛刻。浇钢开始的热冲击，浇钢 的冲刷和化学蚀损，热机械磨损等。 滑板的损毁形式有：滑板面粗糙(40~60%)，孔边缘损 伤，裂纹和剥落（10~20%)，铸孔扩大(20~40%)。 滑板材质的发展：油浸烧成高铝、镁质→铝碳质→铝 锆碳质。高侵蚀性钢种，如Ca处理钢、Al-Si镇静钢、高氧 钢等采用低碳低硅铝碳滑板、镁质、尖晶石质、MC、MA C、氧化锆质（或镶嵌式）等。 结构优化；采用新结合相，如氮化物结合或金属结合 滑板。
冶金用耐火材料
转炉炼钢
钢包
高炉炼铁
铁水中转
各种精炼 钢包
连续铸坯
耐火材料技术：
低成本实现高可靠；不 同使用部位耐材寿命趋同。
炉衬用镁碳砖、铝镁碳砖的发展趋势
向低碳、无碳方向发展， 但尚需改善材料的抗剥落与 抗渗透性能；另外，形成微 孔可有效防钢液和炉渣的渗 透。
已初步取得成功！
低碳镁碳砖的研究现状与发展
连铸中间包工作衬
产品历程：黏土、镁质耐火砖；绝热板；镁质、镁钙质涂抹 料、喷涂料；干式振动料。 绝热板：一般有氧化硅质、氧化镁质、镁橄榄石质。解决了 中间包的散热和保温问题，同时改善了劳动条件。不过寿 命较低、对钢水质量有影响，已逐渐被淘汰。 中间包涂抹料、喷涂料：一般为氧化镁质和镁钙质。具有抗 侵蚀、良好的施工性能，不污染钢水，寿命较长等优点。 目前被广泛使用，但易剥落，施工含水，易使钢液氧化和 增氢。 整体干式工作衬：具有上述两种材料的优点，抗侵蚀、容易 脱包、施工方便，可免于烘烤，提高了中间包的利用率。 目前，环保型中间包干式工作衬已经研制成功。
钢包引流砂
钢包引流砂需选用合理的高温耐火骨料，加入适 量的润滑剂和填充剂，需具有高耐火度，不上浮，流 动性好，开浇率高、操作简单、使用安全。 根据不同钢种、水口形状、精炼温度以及时间确 定铬质、锆质、镁橄榄石质、石英质引流砂。 国内产品技术已成熟，受原料制约，但受原料性 能不稳定影响，国内仍有少数钢厂进口引流砂，价格 1万多元每吨。 未来必须将原料分级处理，制定标准；建立自动 生产线，稳定产品质量。
低碳MC砖的关键技术： 传统MC砖：碳含量10~20%
问题：高导热，能耗高，出钢温 度高引起耐材寿命降低；引起 钢液增碳，如VOD；石墨大量 消耗。 1 改善结合剂碳的结构，以提高 热震稳定性。树脂碳玻璃态，弹性 模量高，砖脆，抗热震差。引入石 墨化碳的先驱体，形成纳米结构的 流动壮或镶嵌状次生碳。 2 优化MC砖基质结构。控制气孔 的尺寸、形状和分布。 3 采用高效的抗氧化剂。 4MgO镶边低碳MC砖(白色MC砖) 效 果： 1含1.5%的纳米碳MC砖抗剥落性 达到含18%碳的传统MC砖水平。 2含1%纳米碳纤维MC砖在VOD钢 包是镁铬砖寿命2倍。3~5%MC砖在 RH钢包上优于镁铬砖。 2~4% MgO 镶边MC砖与传统砖相当。
连铸三大件
连铸三大件：长水口、整体塞棒、浸入式水口的俗称。 浸入式水口：上接中间包，下接结晶器。结构和材质 随随工艺和钢种而不同。熔融石英质水口、铝碳或铝锆碳 质水口、浇注特殊钢的防堵塞无硅无碳复合结构水口。结 构上快换浸入式水口，薄板坯连铸用扁平式，薄带多吐钢 水口等。 整体塞棒：主要为铝碳材质，强侵蚀下可选锆碳质， 关键的塞头选铝碳或镁碳质。 长水口：抗冲击性能要求最高，需耐热冲击。方法1提 高碳含量；2加入低膨胀系数原料。
转炉、电炉用供气元件
材质：MC质，价格10~12万元/吨。碳含量12~20%； 国内技术领先，出口欧、美等发达国家。 发展趋势：带预警、可更换式方式发展，寿命超10000次。
整体出钢口及填充料
产品需具有良好的抗冲刷性、抗剥落性和热震稳定性。 国内产品已出口到国外多家钢厂。 机压成型 等静压成型。各有优劣。 偏心底电炉用填充料可有多种材质供选择。
我国耐火材料技术与国际先进水平的主要差距
1 现有科技成果大多剖析和跟踪国际 炼钢功能耐火材料，如 先进水平形成，比较缺乏原创技术； 近终形连铸用浸入式水口 2 科研经费相对不足，导致基础理论 、侧封板、塞棒、滑动水 差。国家和企业都有责任； 口等。 3 对环境友好的耐火材料、资源综合 日产4000 t 以上大型水 利用研究较为薄弱； 泥回转窑关键部位用高档 4 原料资源浪费严重，用后耐火材料 耐火材料，如镁铬砖、镁 白云石砖、尖晶石砖等。 的高附加值再利用率有待加强； 5 有关单位研发和检测的装备比较差。 有毒的垃圾焚烧炉用关 另外，企业中从事技术的人员 键耐火材料。 电厂含催化功能的耐火 永远没有销售人员吃香。
材料。
主要进口产品：
国家对耐火材料项目的态度
科技部中小企业技术创新基金 —支持-不支持-含糊； 国家级火炬项目—支持； 国家重大新产品项目—支持； 国家发改委—含糊； 国家攻关项目—少量支持； 商务部出口配套基金—含糊； 国家自然基金—支持。
国际耐材同行态度
限制技术输入。 获取中国市场的巨 额利润并消耗中国 的有限耐火材料资 源和紧张的能源。 已有10多国家的 近百家耐火材料公 司采用控股或独资。
氧化钙质钢液过滤器
随洁净钢发展，Baidu Nhomakorabea含钙耐火材料有发展前途！
高纯氧化钙质钢液过 滤器适合于在大通钢量 的连铸中间包上使用， 能够有效去除钢液中的 非金属杂质，如Al2O3、 SiO2、FeO、MnO等，对 钢液的净化率可达30%。 它可以直接安装在连铸 中间包内，具有使用寿 命长，工作可靠，去除 杂质效率高等特点。
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我国耐火材料现状2
• 近年，围绕各原料产地特点，河南、山东、辽宁、山西等耐火材料生产 基地逐渐形成。2010年这四个基地共占到中国耐火材料总产量的87.9%， 其中河南省位居榜首，2010年产量占比接近50%；辽宁省镁矿资源丰富， 2010年共生产耐火材料553万吨，其中镁质耐火材料高达545万吨。 随着市场的不断完善和发展，具备竞争力的耐材企业不断脱颖而出。目 前，濮耐股份是中国最大的钢铁耐火材料生产商，2010年市场份额为 2.5%。 瑞泰科技是中国最大的熔铸耐火材料生产商，其产品在玻璃熔窑中广泛 应用，2010年开始拓展水泥用耐火材料。 鲁阳股份是中国最大的陶瓷纤维生产商，2010年产能达到20万吨，2010 年公司内蒙古基地表现突出，全年建成八条陶瓷纤维棉毯生产线，产能 达到4万吨。 北京利尔是中国钢铁工业用耐火材料整体承包经营模式的首创者，2010 年整体承包业务收入占总收入的70.12%。 营口青花集团是中国碱性耐火材料市场的领先者，2010年6月，下辖的太 仓青花二耐耐火材料有限公司建成了2条高温隧道窑，主要生产镁钙砖、 滑动水口砖等优质碱性耐火材料。
中间包内部结构演变
1 整体式中间包。早期连铸机多为单流或双流，只起到减少 钢水压力，均匀钢水温度和成分的作用，但随着中间包湍 流控制技术的进步与发展，需在中间包中设置湍流控制器。 2 为促进夹杂物在中间包内有效上浮，提高连铸钢水的纯净 度，设置了堰、坝结构。可对早期钢水及钢渣进行有效分 离，但随着生产效率和生产节奏的加快，传统的堰、坝结 构已经不能适应连铸生产的需要。 3 第三种结构在第二种基础上发展而成，将堰坝结构合并成 挡渣墙，钢水经挡渣墙的分流孔流入浇注区，将钢渣挡在 上水口区，避免了钢渣流入结晶器的可能。 4 为有效体现中间包的流股作用，延长钢水在包内的滞留 时间，保证夹杂物充分碰撞并上浮，充分发展活塞流，在 中间包内又设置了湍流器。成为中间包内部结构优化的主 流。
耐火材料的 技术现状与 发展趋势
刘开琪 2012年7月2日
耐火材料
没有耐火材料， 就没有 冶金工业！ 建材工业！ 电力工业！
目前耐火材料企业面临的不 是会不会做耐火材料；是如何低 成本制作耐火材料，以面对不断 降价带来的压力。除管理降成本 外，关键要依靠技术进步。
我国耐火材料现状
中国耐火材料产销情况
行业对耐火材料的态度
1 傻、大、黑、粗； 2 劳动强度大，污染高； 3 技术含量低； 4 国内产品不如进口产品。
我国是耐火材 料生产大国， 正向耐火材料 技术强国迈进
耐火材料如需持久发展
研究市场发展的“势”
善奕者谋势， 不善奕者谋子。
耐火材料企业关注利 润区的走势，要想知道利 润区今天位于何处？明天 将移向哪里？就必须寻找 “未来的用户”，这些未 来的用户在今天的观点、 实践和方案，代表了明天 的行业行为的主流。
传统镁铬、镁白云石砖：
问题：渣渗透，引起剥落；Cr6+ 对环境污染；含钙材料易水化。
低碳的问题：
问题：C含量降低，弹性模量增 加，抗热震性能变差；熔渣对 耐火材料的润湿性增加，材料 的抗渗透性变差。
炉衬用无碳砖的研究现状与发展
主要制备方式： 1 浇注预制快： 将不定形耐火材料在出厂前预制成砖；由于使用了膨 胀剂，不用烧结，使用尚算成功。但劳动生产率较低，过 多接缝带来较多问题。 2 机压无碳砖： 主要是材料体系问题。妥善解决体积稳定性，使制品 既抗剥落，又不至于严重收缩；解决熔态金属和炉渣的渗 透侵蚀问题；结合剂问题，由于制品要有竞争优势，需免 烧结，如何在解决制品强度问题同时，再解决中、高温条 件下的制品强度降低问题。 目前，机压氧化铝-尖晶石无碳砖在100吨钢包上使用 寿命大于70次，基本达到含碳耐火材料寿命水平。
必须稳定生产工艺
钢包整体浇注料
技术要求： 浇注料高温使用时产生微膨胀、整体性好、抗侵 蚀、耐冲刷、拆包容易。 材质演变： 水玻璃结合矾土质 水玻璃结合矾土-尖晶石质 低水泥结合矾土-尖晶石质、刚玉-尖晶石质 无水泥结合矾土-尖晶石质、刚玉-尖晶石质 Sialon结合矾土-尖晶石质、刚玉-尖晶石质 趋势预测：自动化程度相对较高，将是未来发展方 向之一。
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我国耐火材料现状3
耐火材料上市公司的收入与利润齐增
• 2010年耐火材料市场呈现收入稳步增长,但毛利率同比下降的特点。 2010年耐火材料行业销售收入同比增长34.79%。上市公司因新增 产能，收入均不同幅度增长。主要原料镁砂、锆英砂等价格上涨, 毛利率出现下滑,因产品和原料区别,生产钢铁用耐火材料的濮耐股 份、北京利尔毛利率下降幅度较大。受收入增长推动,净利润同比 上升,但增幅略低，除瑞泰科技外同比增幅低于20%。总体来看公 司2010年利润增长主要得益于收入增长。 • 2011年利润增长有基础。2011年四家上市公司仍将面临较大的成 本上升风险,不排除毛利率继续下降的可能,主要公司2011年一季报 显示该迹象。但从公司具体情况看,预计2011年公司利润增长仍具 有较强的基础。2011年下游粗钢产量预计增长5%左右、水泥产量 增长10%左右,耐火材料需求稳步上升可以确定。
• 近年来，在钢铁、水泥、玻璃、有色等高温工业的强劲拉动下，中国耐 火材料产量从2003年1477万吨增至2010年的2808万吨，年复合增长率 9.6%；其中节能环保的不定形耐火材料产量已经达到总产量的1/3以上。 与此同时，耐火制品出口量也大幅增长，从2003年的82.7万吨增至2010 年的179.28万吨，年复合增长11.7%。 钢铁行业是耐火材料第一大消费领域。2010年中国生产粗钢62670万吨， 按照每吨钢消耗耐火材料20公斤计算，全年中国钢铁用耐火材料需求量 约为1253万吨，预计2011年在1281万吨左右。 水泥行业是第二大耐材消费领域，其所需的耐火材料主要为碱性耐火材 料（镁砖、镁铬砖、镁铝砖等）、铝硅质耐火材料（高铝砖、粘土隔热 砖等）和隔热耐火材料。其中，镁铬砖是水泥窑烧成带最常用的耐火材 料，由于铬离子在高温下存在严重的污染问题，近年镁铬砖逐渐被白云 石砖、镁尖晶石砖等无铬耐火材料取代。 熔铸耐火材料是玻璃行业应用最多的耐火材料，占到58%的份额。中国 最具代表性的企业是瑞泰科技、北京西普、淄博旭硝子和大洋电熔。