不定形耐火材料的應用研究

霍煒邦

摘 要：近幾年不定形耐火材料應用廣泛，特別是在工業生產，如冶金工業窯爐中。在冶金工業生產中，熔煉爐及附屬設備對耐火材料要求不僅量大，而且質高。耐火材料單也常常作為耐火材料和冶金窯爐工藝水平的指標。近幾年，定形耐火材料的應用占比逐漸降低，不定形耐火材料占比上升明顯，其在耐火材料單耗降低裝備改善方面發揮重要作用，也推動冶金工業的規模化發展和自動化生產。因此，發展更為優質的耐火磚，大力推廣不定形耐火材料，加大其普及應用是冶金工業生產及其他行業生產耐火材料應用的大趨勢，本文主要就不定形耐火材料的主要領域應用進行探討。

關鍵詞：不定形;耐火材料;應用;展望

不定形耐火材料在各個領域的窯爐及熱工設備構筑物內襯制作及修補中取得了理想的應用，效果及應用日趨廣泛，主要集中于煉鐵設備、煉鋼設備、軋鋼系統、建筑系統以及石化金屬冶煉等系統中。隨著不定形耐火材料性能提升，種類多元，其工業應用占比將大幅度提升，而關于其應用價值與體現的綜合研究將為其創新研發提供更多指導。

一、不定形耐火材料的應用

（一）不定形耐火材料在煉鐵系統中的應用

不定形耐火材料在煉鐵系統中的應用主要是在高爐中的應用。其具體應用價值主要體現在三個方面。其一在高爐內部結構改造中的應用[1]。磚縫是高爐磚切的薄弱環節，容易產生縫隙破壞，需要應用不定形耐火材料對磚縫及時填補。常用耐火泥漿，辨別爐內襯磚縫材質的基礎上對其應用效果溫度進行調試，與縫隙匹配，于高爐內襯形成光滑整體。其二以保護膜形式輔助做好高爐內襯與爐殼之間的冷卻壁應對。高爐投入生產后往往因為熱能侵蝕，爐體的腰部及下部會出現嚴重的侵蝕情況，對應的工作復合能量增加，冷卻設備遭到破壞，爐殼表面出現鼓包，以不定形材料進行灌漿處理，降低設備破損引發的風險發生幾率。其三針對高爐內襯出現龜裂的問題，使用不定形耐火材料進行表面優化處理。高爐本身對應的是鋁礬土和石墨原材料，以不定形耐火材料的噴涂實現其高溫高壓下的堅固性提升，延長高爐使用壽命。

（二）不定形耐火材料在煉鋼系統中的應用

常見的煉鋼系統主要包括轉爐、電爐、鋼包和中間包等設備，在這些設備運作中部分性損毀較為常見，需要采用耐火材料進行噴涂修補。目前煉鋼系統中常運用手工投補、干濕式噴涂等方式進行修補，主材料是不定形耐火材料。爐外精煉爐有多種類形，但其普遍采用高鋁質耐火澆注料澆注成整體進行修補，而鋼包和中間包作為煉鋼爐的主要附屬設備，其對應的耐火材料消耗量大，傳統的鋼包選用的是粘土磚、高鋁磚等原材料。在吹煉機連續鑄錠時，高溫及時間較長等因素降低鋼包壽命，新時期采用鋁鎂澆注料大大提高其使用壽命。而中間包包襯選用絕熱板或鎂制類涂料、鋁鎂質、鎂質耐火澆注料加以制作，可滿足連續鑄鋼的技術要求。

（三）不定形耐火材料在軋鋼系統中的應用

不定形耐火材料也應用于軋鋼系統。軋鋼系統對應多種工業爐種，不僅種類多，而且數量較大。多數情況下采用的是溫度在1400攝氏度以下的火焰爐[2]。而不定形耐火材料是主要的內襯材料，其對應良好的經濟效果，以不定形耐火材料作為軋鋼加熱爐的內襯材料，其使用壽命可多達25年以上。而用黏土結合耐火澆注料整體灌注爐襯，使用壽命也至少在8到10年.如果是蓄熱式加熱爐，應優選微膨脹耐火澆注料作為內襯。鍛鋼加熱爐較之其他類形的工業爐間歇操作頻繁，爐溫變化大，震動強度大，采用傳統的磚砌作為內襯，使用壽命僅為2到5個月，而選用黏土結合耐火澆注料，其壽命在2年以上。綜合國內外耐火材料在軋鋼系統中的應用實踐，爐襯材料如果選擇A120<65%、烘干和1400度燒后，其耐壓強度分別為20-25Pa和不小于60MPa，即可達到長壽的目的。

（四）不定形耐火材料在建材系統中的應用

除了上述提到的在煉鐵系統、煉鋼系統、軋鋼系統中的成熟應用外，不定形耐火材料也應用于建材系統，當前的建材系統主要包括水泥玻璃和陶瓷等相關工業部門。不定形耐火材料在建材系統中的應用也主要作用于水泥、玻璃和陶瓷等工業中。其中水泥方面用，磷酸高鋁質或者是鎂質不燒磚作為水泥窯內襯，其對應的水泥窯壽命可高達1年半之久。除了整體使用不定形耐火材料作為水泥窯內襯，其局部修補也常用到不定形耐火材料，一些大形的水泥廠回轉窯耐火澆注料使用量達到了35%左右，其核心成分是低水泥耐火澆注料、鋁酸鹽水泥耐火澆注料、隔熱澆注料等。而不定形耐火材料應用于玻璃工業中，主要用于浮法玻璃生產線上的錫槽制作，核心材料是耐火澆注料。也用于玻璃池窯損毀的修補，其中硅質材料修補效果最佳，而新建磁窯保溫時也多用硅質隔熱澆注料。用于陶瓷工業部門，主要是用碳化硅質耐火澆注料和輕質耐火澆注料，這兩種耐火材料用效果最佳，是陶瓷行業用搖的主要內襯材料構成。

（五）不定形耐火材料在其他工業系統中的應用

不定形耐火材料在工業生產中應用廣泛，也體現為除上述提到的其他工業系統，如石化工業中管式加熱爐常用輕質耐火澆注料以手工涂抹或者是機器噴涂的方式澆筑施工，其壽命可多達5年之久，其對應的使用效果也十分理想。無論是鉑重整裝置還是乙烯裝置，也常用到不定形耐火材料，其中鉑重整裝置中應用最廣的不定形耐火材料是耐磨耐火澆注料，其主要優勢是取消耐熱鋼龜甲網系統，對應的使用壽命更高，在使用溫度在600度到1500度的轉化爐內襯制作時，鋁酸鹽水泥耐火澆注料、低水泥耐火澆注料更受青睞，其對應的轉化爐內襯使用壽命可多達6年之久.石化工業以外，有色冶金工業中，無論是鉛鋅密閉鼓風爐，還是電解槽，還是雜志加熱爐等熱工設備，都或多或少地用到不定形耐火材料。隨著科技的創新，防滲透耐火澆注料在鋁底鋁電解槽上應用廣泛，且應用效果理想。而蒸汽鍋爐內襯上不定形耐火材料也取得了廣泛的應用，在鋁酸鹽水泥重置或輕質耐火澆注料的支持下，蒸汽鍋爐的內襯使用壽命多達10年.此外流化床發電鍋爐用高鋁質、剛玉質耐火澆注料，塑性強度高，更符合設備性能要求。不定形耐火材料也逐漸應用于機械制造行業、垃圾焚燒行業，其具有廣泛而光明的應用前景。

二、不定形耐火材料的應用展望

作為耐火材料工業的重要分支，不定形耐火材料應用優勢明顯，備受重視。從其十幾年的應用發展歷程看，不定形耐火材料未來發展趨勢也日趨明朗。如基于人工合成技術，與納米材料相結合，通過材料流變性能的改善，使得耐火材料施工性能持續優化。如各種具有特殊使用要求的添加劑開發將取得重大進展。從總體上說不，不定形耐火材料將迎來更為廣闊與光明的發展空間，新的實驗方法和產品的標準化和系列化建設走向正軌。

結束語：對不定形耐火材料應用范圍及具體應用成效的探討，對不定形耐火材料未來發展趨勢進行了有效的預測分析，將指導不定形耐火材料的推廣應用。其生產工藝簡單，節能降耗優勢明顯，造形隨意，壽命較長，具有理想的經濟價值。不定形耐火材料的發展將持續深入。

參考文獻：

[1]錢永祥.耐火預制件在水泥窯中的應用[J].水泥工程，2020（04）：40-42.

[2]董麗.不定型耐火材料在高爐的應用[J].冶金與材料，2020，40（04）：111-112.