敢為人先 引領新型耐火材料新航程

運怡兵

隨著經濟體制的改革開放，我國冶金、建材等行業有了飛速的發展，傳統的耐火材料已經不能適應這些行業的新需求，每一次技術進步或新工藝新設備的采用，總是伴隨新型優質耐火材料的開發和應用。在新材料領域，藍晶石、紅柱石與硅線石（簡稱“三石”）原料，具有重要的價值，它們能改善并提升鋁硅系傳統粘土磚、高鋁磚的品質，推動我國耐火材料的發展，與此同時，既節省了資源，又擴大、開辟了資源。“三石”不經煅燒，可直接使用，又是節能降耗的好原料。武漢科技大學高級工程師、河南鞏義市第五耐火材料總廠原總工程師林彬蔭，是這種新型耐火材料的布道者、開拓者。

迎難而上，創新為先

上世紀八十年代，原本從事菱鎂礦、鎂質白云石砂、鎂橄欖石和鱗片石墨等耐火材料原料研究的林彬蔭老師，獲悉上海寶鋼建設耐材原料中，外方提出使用“三石”（藍晶石365t、紅柱石1725t、硅線石660t），用量不多，但是由于我國當時的技術力量薄弱，不能解決，只能依賴外國。此事讓他的心靈受到極大震憾，暗下決心追趕、超越，打造中國自己的核心技術，于是，他很快調整了科研方向，專注于“三石”的研發。隨后（1985年），他與我國首先建成硅線石選礦生產線的原黑龍江雞西非金屬礦業公司合作研發硅線石;之后，原冶金工業部撥專款支持，更堅定了他研發“三石”的意志和決心。在學校林彬蔭老師有他的研發團隊（本科生、碩士生），他們一屆接一屆接力棒似地系統研究了我國“三石”的性能、特點及產品開發。巧合的是，當時國家決策要在武鋼新建一座大型高爐（容積3200m3、即現在的5號高爐），國家要求國產化，耐火材料亦是立足國內，自己研究，而技術指標參照寶鋼（容積4063m3）的要求。林彬蔭老師介紹說，高爐熱風爐用的硅線石低蠕變磚，核心指標是抗蠕變性。所謂高溫蠕變性是指材料在恒溫恒壓下，材料的變形與時間的關系，如果耐材在恒溫恒壓下變形很小，表征此耐材質量好，有利于窯爐長壽。而當時我國對高爐熱風爐用耐材的指標要求不是抗蠕變性，企業對此指標也還陌生，可以講，生產低蠕變磚在國內基本上還是空白。責任重于泰山，盡管面前困難重重，林彬蔭老師臨危受命，毅然承擔了這項任務。1986年將技術轉讓給鞏義五耐總廠，并受聘任該廠總工程師，負責低蠕變磚生產技術指導與監督，確保按時、按質、按量交貨。林彬蔭老師從此變換了角色，從學校轉到工廠、從教學轉入生產，這是他人生的重大轉折，是挑戰自我。

武鋼大型高爐熱風爐用低蠕變磚有了林彬蔭老師的技術保證，鞏義五耐總廠順利與武鋼5號高爐建設指揮部簽訂了生產低蠕變磚的合同，牌號H23，數量約4000噸，要求三年內（1989年底）交完貨。但要投入生產談何容易？面臨諸多問題困難，如擴大生產場地、增加成型等設備、建燒成窯、建實驗室、落實硅線石等原料、籌措資金、人員培訓等，林彬蔭老師沒有退縮，與廠方同心同力同向前行。為了落實硅線石等原料，在嚴冬季節，與李居周技術廠長、郝村長等，一起奔走在黑龍江、山東、山西等地，可以講歷經千難萬險。為了解決人才不足，他帶領學生到廠里進行課題研究，有時一去就是6-8個人，在廠里干一個暑期或寒假，幫助廠方建實驗、人員培訓、完善生產工藝規程，各項技術參數至順利投產。1988年8月，高爐熱風爐用低蠕變磚通過了部級鑒定，1989年，五耐總廠按質按量準時交完產品。1990年武鋼砌到5號高爐試運行，1991年正式投產，截至2007年5月，按計劃停爐大修。

林彬蔭老師帶領科研團隊成功開發的低蠕變磚有著重要意義：①國內首創，成功應用于我國首座國產化的大型高爐（武鋼5號爐，容積3200m3）上;②產品使用壽命長，連續使用16年，磚外形基本沒有變化，如格子磚高H=100土2mm、孔徑43mm使用前后基本一致（見圖）。目前仍是國內外領先水平;③終結了此類產品靠進口的歷史;④為我國今后建造大型高爐熱風爐用耐材提供了有價值的參考，有益于窯爐的長壽;⑤推動、引領中國耐材的發展與進步，創造了潛在的巨大經濟效益。該產品榮獲武科大、河南省建材廳科技進步一等獎，國家教委三等科技獎和國家專利一項。

成果豐碩，交流學習

低蠕變磚的成功開發，讓林彬蔭老師更感悟到三石的價值，信心倍增。他帶領他的科研團隊，不斷創新，開拓進取，以三石為基，先后又研制成功了如下產品：

1.抗熱震低蠕變磚共四大類十二個品牌，該磚是在抗蠕變性的基礎上增加抗熱震性，主要應用在熱風爐溫度波動頻繁的部位（如管道部位）使用。同時明確提出熱風爐用耐材應同時具有抗蠕變和抗熱震性指標的全新觀點，糾正了國外某公司和H公司進口我國的產品只強調抗蠕變而無抗熱震指標的不足，由此更保證高爐熱風爐使用的長壽命。2004年獲冶金科學技術進步三等獎。

2.紅柱石-SiC-C磚應用在原首鋼150噸、260噸魚雷鐵水罐（車）上，壟斷十余年（未脫S、P、Si），市場占有率在95%以上。

3.低氣孔高荷軟特種粘土磚利用某地新發現的硅線石與紅柱石復合粉料，使普通粘土磚性能有了新突破，獲國家專利一項，2009年通過河南省科技廳鑒定。

4.工業窯爐用抗熱震磚系列材料的抗熱震30次、50次、70次、≥100次;Al2O345-70%、荷重軟化溫度（0.2Mpa，0·6%，≥1450-1500攝氏度（1550攝氏度）。適用于不同領域的工業窯爐對抗熱震耐材的要求，涵蓋面廣，更具普遍性，是耐材發展新的亮點。如順利供給俄某鋼廠大型高爐（容積5500m3）熱風爐（頂燃式）耐材產品，其中有一個產品Al2O3≥52%，荷重軟化溫度≥1400攝氏度，而熱震穩定性（1300攝氏度，水冷）≥100次（國內現改動為1100攝氏度，水冷進行檢測）。

5.改性粘土磚、高鋁磚經過多年的研發實踐證明，林老師團隊提出在生產普通粘土磚、普通高鋁磚時，適量加入“三石”，可以極大改善和提高該磚的品質，隨著“三石”加入量的增加，產品性能、質量提高更明顯，由量變到質變。林彬蔭老師稱為加法技術路線。此條技術路線對鋁硅質耐材的發展具有重要意義。

6.莫來石質均化料林彬蔭老師用山西礬土、煤矸石（硬質粘土）高嶺土及“三石”為原料，合成了Al2O3含量70-73%，莫來石含量85-90%的莫來石熟料。此技術已轉讓，產品已投放市場。此科研成果提高了某些原料的使用價值，又擴大了新資源，是耐材提質增效的新亮點。

以上林彬蔭老師及及其團隊的研究成果，都彰顯了“三石”的重要價值，從中亦看到林彬蔭老師堅持開拓、進取、務實、創新精神的良好素質。

現在人為可以設計：用林彬蔭老師的加法技術路線，即在原有鋁硅系原料的基礎上，選擇加入“三石”，開發出能提高力學性能（高荷軟、抗蠕變）、抗熱震、耐侵蝕的新產品，開發新市場。林老師為了與同行分享以“三石”為基礎的研究成果，進一步推廣應用“三石”，協助《中國耐材協會》、《中國耐材市場雜志社》，自2007年起到2013年，每年組織一次全國“三石”科研、生產應用研討會（2011年、2012年因故未舉辦）;林彬蔭老師先后被邀或與某公司一道到全國十多個省（區）市巡回宣講“三石”;2009年協助北京冶金工業信息標準研究院修訂“三石”新標準，任顧問、第一起草人;受國外邀請到法國，兩次到南非專題考察、交流學習紅柱石研發情況;先后由冶金工業出版社出版了編著或合編著作六本：《耐火礦物原料》、《耐火材料實用手冊》、《工業窯爐用耐火材料手冊》、《藍晶石、紅柱石、硅線石》（1-3版）。現撰寫第七本著作《耐火材料原料》，計劃2015年5月出版。發表論文30余篇，其中約有10篇以“三石”為題材入選國際學術會議。先后榮獲“創業中國十大創新人物”、“全國勞動英模”、“輝煌中國·時代精英人物”等榮譽稱號。

市場前景廣闊，創造巨大價值

從1985年至今，已近30年，林彬蔭老師執著研發“三石”，開發了多種新型優質耐火材料。科技創新，調結構，促發展，首先受益的是鞏義五耐總廠。

五耐總廠經過多年的發展，已經從一個年產值不到100萬元的村辦小廠，發展成為具有8個耐火材料生產分廠、產值超4億元的大型耐火材料生產企業，年產各種耐火材料20余萬噸，廣泛用于冶金、建材、陶瓷、石化、機械等行業的高溫窯爐，產品暢銷全國30多個省市的200多家用戶，并出口美國、俄羅斯、荷蘭、印度、意大利、烏克蘭、墨西哥等數10個國家和地區。至今已為寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼、太鋼、攀鋼、昆鋼、馬鋼、邯鋼、柳鋼、本鋼等現代化鋼鐵企業的數百座大型高爐、熱風爐及煉鋼系統生產供應了各種耐火材料，多種產品技術上居國際先進或國內領先水平，填補了多項國內空白。

“三石”的重要價值，經過近30年的實踐，耐材生產廠家、用戶、設計單位等，對用三石開發的產品，給予了認可，開了綠燈通行。據林彬蔭老師估計，全國耐材廠家，不論大、中、小、微企業，尤其是以鋁硅系原料生產廠家，約85%以上企業或多或少都用“三石”來改善、提高或開發新產品。“三石”市場空間之大，讓人拍手稱快。如果普通的粘土磚、高鋁磚生產時添加“三石”，產品質量得以提高，上了新臺階，增加多少效益、節省了多少資源簡直難以估量。產品質量的提高，意味著延長了工業窯爐的壽命，創造了難以估量的財富。

我國有豐富的“三石”資源，品種全，總體質量好，同時，選礦技術已趨完善、成熟，為開發利用“三石”提供了優質原料、可靠的物質基礎。為了國家富強、民族振興、人民幸福，我國經濟全面有序發展，冶金、建材、化工等行業正處于技術發展和工藝變革的時代，為新型優質耐火材料提供了巨大的市場空間。

林彬蔭老師介紹說，“三石”具有優良特性，以“三石“為基礎的產品壽命長、污染少是節能型“綠色耐材”，“三石”釋放的是正能量，是節能降耗、利國利民的具特色的好原料。他堅信，“三石”的開發和應用必將增加耐火材料更多新品種，促進耐火材料的發展，進一步適應冶金等工業領域窯爐的需要。