“十三五”耐材發(fā)展：更長(zhǎng)壽 無污染 功能化

  “中國(guó)鋼鐵工藝技術(shù)‘十三五’發(fā)展已經(jīng)確定了以流程優(yōu)化為主的清潔生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、減排的綠色發(fā)展。因此，耐火材料也應(yīng)適應(yīng)這些發(fā)展要求，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)耐火材料生產(chǎn)與使用‘更長(zhǎng)壽、無污染、功能化’的目標(biāo)，并同時(shí)注重開發(fā)耐火材料的技術(shù)與產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí)?！比涨埃袊?guó)金屬學(xué)會(huì)專家委員會(huì)委員蘇天森在談到耐火材料發(fā)展時(shí)作出上述表示。

  隨著鋼鐵行業(yè)技術(shù)和裝備的不斷進(jìn)步，耐火材料也緊隨發(fā)展的腳步，需要不斷提高技術(shù)含量和材料質(zhì)量。這對(duì)耐火材料技術(shù)也提出了更高的要求，也促使耐火材料行業(yè)的專家提出了具有創(chuàng)新性的研發(fā)思路。

  耐材創(chuàng)新滿足三大要求

  蘇天森認(rèn)為，“更長(zhǎng)壽、無污染、功能化”不僅是耐火材料“十三五”科技創(chuàng)新的總體要求，也是保證耐火材料安全使用的基礎(chǔ)。

  首先，更長(zhǎng)壽是保證質(zhì)量和降低成本的關(guān)鍵，也是無污染、功能化和使用安全的標(biāo)志。其中，長(zhǎng)壽的標(biāo)準(zhǔn)是隨時(shí)間推移動(dòng)態(tài)提升的，具有配套協(xié)同的系統(tǒng)是長(zhǎng)壽的重要內(nèi)容。既有同一材質(zhì)（原料）長(zhǎng)壽指標(biāo)的提高，又有復(fù)合材料長(zhǎng)壽指標(biāo)的跨越式提升。此外，還應(yīng)做到耐火材料全壽命周期使用安全性的保證與預(yù)警。

  其次，無污染是高品質(zhì)鋼生產(chǎn)的必要條件，也是耐火原料和耐火材料生產(chǎn)的必要條件。例如，不同檔次潔凈鋼生產(chǎn)的不同要求、耐火原料精料和高利用率、耐火材料排放物處理與回收等。

  最后，功能化是指有利于鋼的質(zhì)量?jī)?yōu)化，又指具備一些特殊工藝要求的性能，還指具有優(yōu)良的綜合性能。例如，耐火材料有參與鋼液凈化的性能、與液態(tài)金屬不浸潤(rùn)的功能，具有良好導(dǎo)磁性的功能，以及高強(qiáng)度和高抗熱震性等。

  不同工序帶來新需求

  煉鐵工藝技術(shù)發(fā)展對(duì)耐火材料提出新需求。煉鐵工藝技術(shù)發(fā)展需要具有滿足高風(fēng)溫、超高風(fēng)溫要求的熱風(fēng)爐耐火材料，當(dāng)風(fēng)溫要求≥1280℃時(shí)，熱風(fēng)爐穹頂耐火材料可能要考慮滿足長(zhǎng)時(shí)間≥1450℃的工作條件。還要對(duì)高尺寸精度熱風(fēng)爐格子磚、滿足熱風(fēng)輸送管道保溫與抗應(yīng)力應(yīng)變要求的耐火材料，以及高風(fēng)溫條件下的爐襯耐火材料等進(jìn)行優(yōu)化。

  蘇天森指出，需要研發(fā)長(zhǎng)壽高爐耐火材料優(yōu)化技術(shù)，例如陶瓷杯、熱壓碳磚（大、?。┰O(shè)計(jì)、砌筑與性能優(yōu)化，熱態(tài)壓補(bǔ)耐火材料與工藝裝備，耐火材料在線侵蝕情況監(jiān)測(cè)（如工業(yè)CT應(yīng)用）等。此外，還要進(jìn)行高富氧與全氧高爐條件下高抗侵蝕風(fēng)口耐火材料的設(shè)計(jì)與制造，以及熔融還原、直接還原新型耐火材料的研發(fā)與應(yīng)用。

  煉鋼工序工藝發(fā)展對(duì)耐火材料提出新要求。潔凈鋼生產(chǎn)工藝要求長(zhǎng)壽、無污染和功能化耐火材料的全面優(yōu)化，包括無碳、低碳耐火材料和低硅、低鋁特殊耐火材料研發(fā)應(yīng)用，鐵水預(yù)處理（攪拌棒、噴吹槍、低堿度預(yù)脫磷轉(zhuǎn)爐）耐火材料優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐、電爐、AOD爐底吹CO2長(zhǎng)壽透氣元件（低碳、高耐蝕耐火材料）研發(fā)與應(yīng)用，電爐≥1000爐長(zhǎng)壽爐底、爐缸耐火材料優(yōu)化。研發(fā)方面注重?zé)o鉻、長(zhǎng)壽、低成本真空精煉耐火材料，單嘴真空精煉爐特種耐火材料，連鑄電磁冶金用耐火材料（如磁約束水口、旋流水口、鋼包電磁自開水口、薄帶坯連鑄電磁側(cè)封耐火材料），連鑄中間包超長(zhǎng)壽系統(tǒng)耐火材料（≥15小時(shí)/次）和薄板坯連鑄隧道窯托輥用長(zhǎng)壽耐火材料等。

  軋鋼工序工藝發(fā)展對(duì)耐火材料的新要求。為配合軋鋼工序的工藝發(fā)展，需要研發(fā)節(jié)能效率≥5%的軋鋼加熱爐高輻射能力爐襯耐火材料和軋鋼加熱爐高絕熱性能保溫層用耐火材料等。

  耐材研發(fā)呈現(xiàn)五大趨勢(shì)

  蘇天森提出了“十三五”耐火材料滿足鋼鐵工業(yè)發(fā)展的研發(fā)新趨勢(shì)。

  一是加快我國(guó)不定形耐火材料的發(fā)展。我國(guó)應(yīng)探索技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面的原因，配套完善施工（修砌、拆除）設(shè)備，加快推進(jìn)不定型耐火材料比例的提高，達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家具有的平均水平，節(jié)能降耗。

  二是重視研發(fā)推進(jìn)精密高檔耐火材料的修復(fù)再利用的技術(shù)與裝備，以利于減排，實(shí)現(xiàn)耐火材料企業(yè)與鋼廠的互利共贏。

  三是大力提高耐火材料生產(chǎn)與應(yīng)用的自動(dòng)化、智能化水平，提高耐火材料質(zhì)量及其穩(wěn)定性，降低優(yōu)質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)成本。如建立耐火材料生產(chǎn)與應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)從原料處理、加工（包括成型）與應(yīng)用工藝的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型控制，強(qiáng)化對(duì)產(chǎn)品及應(yīng)用過程全面的無損檢測(cè)（如超聲、激光、工業(yè)CT等），確保產(chǎn)品應(yīng)用的安全性。

  四是加強(qiáng)學(xué)科綜合研究，與前沿科技結(jié)合，拓展耐火材料新品種，促進(jìn)鋼鐵工藝技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。納米科技在耐火原料與制品中的應(yīng)用要解決目前研究分散、目標(biāo)重點(diǎn)不明確、應(yīng)用效果數(shù)據(jù)收集不充分等問題，發(fā)揮其對(duì)耐火材料升級(jí)換代的應(yīng)有作用。此外，全數(shù)字液壓系統(tǒng)在大功率液壓壓磚機(jī)的應(yīng)用，可提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的同一性。

  五是注重清潔能源在耐火材料生產(chǎn)中的應(yīng)用。耐火材料生產(chǎn)除焙燒工序以外，基本上是不連續(xù)的，且功率較小，完全有條件使用清潔能源，實(shí)現(xiàn)低碳排放，如用于原料干燥、恒溫等工序方面。

  蘇天森總結(jié)認(rèn)為，鋼鐵工藝技術(shù)在“十三五”期間的發(fā)展方向已經(jīng)基本確定，耐火材料科技創(chuàng)新就應(yīng)當(dāng)適應(yīng)這種發(fā)展方向，來調(diào)整科技創(chuàng)新的重點(diǎn)。反過來，耐火材料的創(chuàng)新成果也必將支持和促進(jìn)鋼鐵工藝技術(shù)的優(yōu)化，使兩個(gè)行業(yè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí)的目標(biāo)。