耐火材料在冶金中的应用

摘 要：耐火材料是目前各类高温窑炉最主要的内衬材料，其在冶金业当中有着极为重要的位置。耐火材料在冶金业当中的应用是极为普遍的。但是由于我国的科技发展所限，在以往我国使用的大部分冶金用耐火材料都是定形耐火材料，其效果和效率都与不定型耐火材料有着较大的差距，如今不定型耐火材料则在我国的应用也已经广泛起来，其中在冶金业的应用则更引人瞩目。

关键词：耐火材料；冶金；应用

随着我国社会的发展和科技的进步，我国的冶金业的发展也十分迅速而冶金业发展离不开耐火材料的支持，目前耐火材料可以分为定性耐火材料和不定型耐火材料，在发达国家不定型耐火材料的使用已经非常普遍，而我国对于不定型耐火材料也有了较为广泛的应用，但是在应用规模上还没有欧美工业发达国家那么普遍，但是无可非议的是不定型耐火材料将是未来耐火材料的一个发展趋势。 不定型耐火材料有着较为突出的特点，无论是在能源消耗、占地面积、炉衬整体性方面都要比定型耐火材料优越很多。在冶金业应用不定型耐火材料已经是一个大势所趋，并且已经有很大一部分的冶金业已经开始使用了不定型耐火材料，因此我们研究耐火材料在冶金中的应用就必须从不定型耐火材料在冶金中的应用谈起。

1、不定型耐火材料的发展过程及现状

自从美国在二战时期将耐火浇注料和耐火可塑料当作高温窑炉的内衬后，世界上很多在当时工业比较发达的国家就已经开始研究耐火材料。1955年日本率先开始研究不定型耐火材料，到了1960年美国、日本和德国都已经在不定型耐火材料方面取得了一定的成就，而到了1975年不定型耐火材料已经在发达国家已经实现了品种的犀利话，其质量已经稳步的提升，到了80年代不定型耐火材料已经成为了较为主要的耐火材料选择其在发达工业公家的耐火材料比例已经达到了30%，这使得定形耐火材料的产量已经有了明显下降，到了90年代不定型耐火材料与定形耐火材料的比例已经几乎持平。如今在国外，美国、日本和西欧等工业发达国家的不定型比率已超过50%，可以预见，不定型耐火材料将逐步成为冶金工业中的主导耐火材料。现今，世界各国都在为研究出新一代的不定型耐火材料而努力着，极大推动了冶金工业的发展。

2、不定型耐火材料在冶金业应用的优势

不定型耐火材料由一定级配的骨料、粉料、结合剂和外加剂组成不定形状的不经烧成可供直接使用的耐火材料，耐火度不低于1500摄氏度。不定型耐火材料的优势主要体现在以下几个方面，下面我们来对其进行具体地分析。

2.1 不定性耐火材料的耐火度较高

在冶金业当中高温窑炉是普遍存在的，而对于高温窑炉而言其内衬的选择是十分重要的，其内衬的选择必须突出较高的耐火性，这种耐火性的选择必须是有着较为严格要求的，不定型耐火材料的耐火度可以达到1500度以上，这样的的高耐性能使得不定型材料满足了很多特殊类型的需要高温的冶金也需求。

2.2 节约能源

不定型耐火材料与定型耐火材料即较为常见的耐火砖相比，不定型耐火材料是不需要烧成程序的，我们都知道耐火材料的烧成程序是一道极为浪费能源的程序，而不定型耐火材料却较好节省了由于烧成程序造成的不必要的能源浪费。其与传统的耐火砖相比同样的其节省的能源大约在十五倍到二十倍左右，这个数值也许在短期内看不出态度的变化但是从长期而言其所能节省的能源则是一个极为客观的数字。

2.3 提高冶金效率

由于不定型耐火材料其本身是不需要烧成程序的这除了节省能源之外对于时间的节省也是显而易见的，节省时间对于冶金业而言就意味着生产效率的提升，据相关统计使用不定型耐火材料要比耐火砖提高3到5倍的生产率。

2.4 便于运输且整体性好

与传统的新型耐火材料相比，不定型耐火材料其所占的空间是较小的，因此其更加易于进行运输，不仅如此由于不定型耐火材料可以可以达到任意造型的效果，其在进行造型时是整体的，也就是说利用耐火材料作为炉衬则可以使得其炉衬成为一个整体。这可以使得高温炉窑的使用寿命比原本使用耐火砖提高30%到150%，并且由于其整体性的原因高温炉窑的封闭性也要比可定性耐火材料好很多，从而在整体上降低能源的消耗。

3、不定型耐火材料的应用

3.1 不定型耐火材料在高炉上的应用

高炉在冶金业当中的炼铁工作是较为重要的一个设备，高炉是炼铁的一种重要设备，小型高炉曾采用高铝水泥和磷酸高铝质耐火材料浇注料预制块吊装砌筑 ，现在普遍采用树脂结合剂铝碳不烧砖砌筑。我们目前在高炉内衬中使用的不定型耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料和泥浆以及填料。这些不同的不定型耐火材料其作用也是不同的，例如耐火泥浆的作用是对于原有的耐火砖进行砖缝的填充，从而使得砖可以被黏合为一个整体从而较少其透气性，加强封闭性在最大程度上减少其耗能。恼火你讲是一种呈散状的耐火材料因此其铸炉性能是相当卓越的，并且本身还具有着一定的流动性，除此之外耐火泥浆本身就具有极高的可塑性和保水性，这些性能对于高炉而言都是极为重要的，其良好的高温性能可以使得高炉在高温的情况下其出现气孔的几率会大大降低。目前我们较为常用的部地形耐火材料为Sic系列的浇注料，这种浇注料比之日本、德国的浇注料而言是相对较为落后的，但是却也比定型耐火材料耗上许多，并且在法国已经有人开始进行自流浇注料的研究，这样可以在最大程度上提高铁钩工作衬的使用寿命。

3.2 不定型耐火材料在钢包上的应用

钢包的耐火材料在曾经一度是以定形耐火材料为主的，但是由于定形耐火材料的诸多弊端，使得其逐渐被淘汰，如今钢包所使用的耐火材料也逐渐被不定型耐火材料所替代，钢材在制作过程中出钢温度是十分高的，并且为了提升钢材的质量钢液的温度也是在不断提升的，并且其在钢包中的时间也在延长，这都使得炼钢业不得不选择具有更好耐热性能的不定型耐火材料。在使用了不定型耐火材料之后，其可以大大节省人力的成本并且能够在一定程度上实现工程的自动化施工从而在根本上提高工厂的经济利益，当刚报的侧墙选用不定型耐火材料后，其进行维修时大概可以提高接近40%的效率。钢包内衬全苏不定形时，省力效果则为70%。由于Al2O3-尖晶石浇注料有抗蚀性好，结构剥落小，使用寿命长及课改善钢的质量等优点，使它成为当前钢包用耐火材料的主角，但它的使用受到温度和钢水停留时间的限制，日本Kawasaki公司研发的Al2O3-MgO浇注料，其材料强度和抗渗透性有了提高，寿命也比Al2O3-尖晶石浇注料提高了20%。目前，在钢包上试用镁质耐火材料和铝镁碳质耐火浇注料，也初见成效。

3.3 不定型耐火材料在加热炉上的应用

加热炉在冶金业当中属于绝对的高温炉其炉内最高的温度可以达到1400摄氏度，这样的高温使用可定型材料所需要的成本是非常高昂的并且其最终的效果也是差强人意的，因此目前加热炉大量地使用了不定型耐火材料，不定型耐火材料的最高承受温度可以达到1500摄氏度这可以满足加热炉的需求。

结束语：耐火材料在冶金业当中是被普遍应用的，其中不定型耐火材料无论从经济利益上还是从能源环保方面都是具有绝对优势的，并且目前不定型耐火材料已经在欧美国家被普遍的应用其效果也是毋庸置疑的，在我国随着冶金业的快速发展不可定型耐火材料的发展速度也是较快的，相信在不久的将来不定型耐火材料将逐步超过定性耐火材成为我国冶金业的主要耐火材料，因此我们必须对不定型耐火材料有着深刻的了解，才能够更好地对其进行应用。

参考文献

[1] 苏联全苏耐火材料研究所，黑色冶金工业主要工序用耐火材料现状和展望，《国外耐火材料》，1990.

[2] 刘开琪（钢铁研究总院特种陶瓷与耐火材料研究室），我国耐火材料的现状与发展趋势，《新材料产业》，2010（9）.

[3] 杜涛，于绍文，孟洪君（东北大学）.耐火材料的发展趋势和新技术.《冶金能源》，2001（1）；20卷第一期.

[4] 黄芳、杨慧振、王华、吴扣根（昆明理工大学），国内外不定型耐火材料在冶金工业的应用，《昆明理工大学学报》，1997（4）；22卷第二期.