隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步，鞍鋼鋼鐵工業(yè)用不定形耐火材料和預(yù)制件產(chǎn)品，在品種、技術(shù)質(zhì)量和應(yīng)用數(shù)量上有了很大的提高。耐火材料生產(chǎn)廠家與鋼廠密切合作，根據(jù)鋼廠冶煉條件的變化，開發(fā)出新型不定形耐火產(chǎn)品，同時對在線產(chǎn)品隨時根據(jù)工作條件的變化，進行產(chǎn)品使用性能的改進提高，在滿足鋼廠使用壽命的要求。在此前提條件下，力求研制出科學(xué)合理的產(chǎn)品技術(shù)方案，實施綜合砌筑施工，實現(xiàn)最佳性價比，降低噸鋼耐材消耗。
1鞍鋼鋼鐵工業(yè)用不定形耐火材料現(xiàn)狀
1.1高爐鐵溝用不定形耐火材料
鞍鋼目前在線運行的高爐總共有10座，1#、2#、3#高爐為3200m3。鲅魚圈1#和2#高爐為4038m3以上的高爐有4個出鐵口，2580m3高爐出鐵口有3個或4個。
鞍鋼高爐鐵溝料根據(jù)使用部位主要分為渣線料、鐵線料、渣溝料、擺動溜嘴料等。主溝一次通鐵量達到12萬t以上，最高達到15.8萬t。采用套澆方式維護后，整個溝役運行過程中，同時配合噴補維護，經(jīng)過2次套澆，通鐵量達到30萬t以上。經(jīng)過3次套澆，通鐵量達到40萬t以上。
高爐鐵溝采用鋁碳化硅碳澆注料。由于各高爐鐵溝結(jié)構(gòu)設(shè)計長度、坡度和出鐵沖擊點不同，鐵溝澆注料在使用過程中沖刷蝕損情況輕重不同，因此，各高爐鐵溝使用壽命各不相同。鐵溝損毀部位主要在出鐵口前8米部位，損毀為沖刷、侵蝕和裂紋。鐵溝渣線部位侵蝕出深溝，鐵溝變度。針對鐵溝的損壞情況，開發(fā)出不同檔次的鋁碳化硅鐵溝料，用于鐵線、渣線、渣溝、擺嘴和擋渣板等部位，使鐵溝澆注料在使用過程中均衡蝕損。鐵溝澆注料經(jīng)3次套澆配套噴補，高爐最高通鐵量達到45萬t以上。
1.2鐵水罐用不定形耐火材料
鞍鋼高爐鐵水由鐵廠鐵水罐運送到鋼廠后，折入鋼廠鐵水罐中，然后進行脫硫脫磷處理。鋼廠鐵水罐罐襯、罐底及渣線采用鋁碳化硅碳磚砌筑。不定形耐火澆注料主要用于鐵水罐永久鐵水罐罐口部位，噴補料主要用于罐沿及渣線部位噴補維護。
鐵水罐口采用高鋁低水泥澆注料，該澆注料強度高，抗鐵水沖刷性好，使用中無剝落現(xiàn)象，罐口澆注料使用壽命與罐襯磚同步，達到1000次以上。鐵水罐永久襯采用高鋁低水泥澆注料，體積穩(wěn)定性好，使用中無大裂紋出現(xiàn)，使用壽命為2000~3000次，鐵水罐使用2~3個罐役后拆大修。鐵水罐沿噴補料，用于噴補鐵水罐口和襯磚渣線部位。根據(jù)使用情況采取不定期噴補維護，每次噴補量在1t~2t。鐵水罐通過噴補，使用壽命可以達到1000次以上，能夠滿足鋼廠使用壽命的要求。
1.3轉(zhuǎn)爐用不定形耐火材料
鞍鋼煉鋼總廠四個工區(qū)目前在線運行的轉(zhuǎn)爐共有13座，冶煉鋼種有鋁鋼、汽車板鋼、硅鋼、管線鋼和鋁鋼等，轉(zhuǎn)爐容積100t~260t，轉(zhuǎn)爐襯采用鎂碳磚砌筑，不定形耐材主要有大面補爐料和出鋼口修補料。轉(zhuǎn)爐維護主要靠濺渣護爐和定期投補大面補爐料，對受鋼側(cè)和出鋼側(cè)大面進行修補維護提高使用壽命。100t轉(zhuǎn)爐使用壽命>10000爐左右，260t轉(zhuǎn)爐使用壽命>6000爐左右。
每個轉(zhuǎn)爐役大面補爐料用量約用量1000t，是轉(zhuǎn)爐襯用耐火材料的2倍。隨著鋼材價格的波動，鋼鐵冶煉過程中降低成本，增加廢鋼加入量。大塊的廢鋼倒入轉(zhuǎn)爐時，砸向受鋼側(cè)大面，大面補爐料和襯磚受到嚴重的機械沖擊而掉料損壞，大面補爐料成為保護轉(zhuǎn)爐鎂碳磚使用壽命的關(guān)鍵。
由于鞍鋼煉鋼總廠各工區(qū)轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種和冶煉工藝參數(shù)不相同，轉(zhuǎn)爐襯及大面補爐料蝕損狀態(tài)各不相同。冶煉特殊鋼種時，出鋼溫度高，冶煉時間長，對大面補爐料使用效果影響較大。目前鞍鋼大面補還是以含瀝青大面補為主，使用壽命在8~20爐。鞍鋼轉(zhuǎn)爐也使用過環(huán)保型無瀝青大面補爐料，加廢鋼側(cè)大面使用壽命平均在35次，出鋼側(cè)大面使用壽命平均在40次左右，目前還沒有進行推廣。轉(zhuǎn)爐出鋼口修補料。
1.4鋼包用不定形耐火材料
鞍鋼鋼包襯采用機壓成型無碳磚、鋁鎂碳磚砌筑，渣線采用鎂碳磚。鋼包用不定形耐火材料主要包括永久襯澆注料、罐口澆注料、罐底修補料、座磚接縫料和透氣座磚修補料，以及預(yù)成型產(chǎn)品透氣磚、透氣座磚和水口下座磚。
鋼包永久襯采用高鋁質(zhì)低水泥澆注料，使用壽命>800次。罐口低水泥澆注料主要用于包沿，起到壓住上沿罐襯磚防止襯磚使用中松動，其使用壽命與渣線磚同步。
在鋼包用耐火材料中，預(yù)制件產(chǎn)品透氣磚、透氣座磚和水口先座磚，使用效果直接影響到鋼包的壽命。透氣磚有內(nèi)裝式，使用期間不能更換，與透氣座磚同壽命。外裝式透氣磚使用期間可以更換，更換后采用透氣座磚修補料對透氣磚與透氣座磚之間縫隙進行投補。
一分廠的透氣磚為外裝式透氣磚，使用壽命>5次，透氣座磚>40次。二分廠的透氣磚為單外上鉻剛玉不燒透氣磚，透氣座磚為鉻剛玉澆注磚，透氣磚使用壽命3~5次，透氣座磚使用壽命35次。三分廠采用外裝式防漏鋼燒成鉻剛玉尖晶石透氣磚，透氣座磚采用剛玉尖晶石質(zhì)澆注成型。透氣磚使用壽命8~12次，透氣座磚使用壽命35次。四分廠采用外裝式不燒鉻剛玉尖晶石透氣磚，透氣座磚采用鉻剛玉尖晶石質(zhì)澆注成型。透氣磚使用壽命>3次，透氣座磚使用壽命35次。鲅魚圈采用外裝式燒成鉻剛玉尖晶石透氣磚，透氣座磚采用鉻剛玉尖晶石質(zhì)澆注成型。透氣磚使用壽命6~8次，透氣座磚使用壽命50次。
1.5精煉用不定形耐火材料
鞍鋼爐外精煉主要有RH爐、LF爐、CAS罩和VD爐真空精煉處理，根據(jù)冶煉鋼種不同，采用不同的精煉處理方式。精煉用不定形耐火材料主要包括四部分：底部槽填縫用剛玉質(zhì)澆注料，RH浸漬管用剛玉尖晶石澆注料、ANS罩用澆注料和LF爐上蓋。
LF爐上頂蓋：電爐頂預(yù)制塊使用壽命>1000次。
RH浸漬管：RH浸漬管使用過程中，采用鎂質(zhì)噴補料進行維護。RH浸漬管下線主要有：內(nèi)襯無鉻磚不抗侵蝕，出坑或剝落掉塊，滲鋼燒壞吹氬管下線；澆注料使用中裂紋，鋼水滲入燒壞吹氬管下線；澆注料底部澆注料與磚之間滲鋼，托磚環(huán)脫落掉塊。三分廠RH精煉處理，由于處理硅鋼、汽車板鋼出鋼溫度高，精煉時間長，RH浸漬管使用壽命僅能達到60次左右。四分廠和鲅魚圈RH浸漬管使用壽命>90次。
ANS罩：三分廠ANS下罩采用高鋁澆注料，使用壽命>30次，下線原因主要是掛渣，ANS罩變粗無法使用。一次用后ANS罩進行扒渣處理，然后二次使用，總壽命>45次。鲅魚圈ANS罩采用剛玉尖晶石澆注料，其損毀主要是沖刷和侵蝕，隨著ANS罩使用次數(shù)的增加逐漸變短變薄，一次使用不修復(fù)，使用壽命>90次。ANS上罩采用鋁鎂質(zhì)澆注料，使用壽命>200次。
精煉用不定形耐火材料理化指標(biāo)
1.6中間包用不定形耐火材料
中間包用不定形耐火材料主要有干式料、噴涂料和涂抹料。根據(jù)中間包各區(qū)域使用侵蝕狀態(tài)不同，為了使干式料工作襯均衡蝕損，降低噸鋼耐材成本，在中間包包底、水口區(qū)和沖擊區(qū)分別采用不同檔次的干式料進行施工。
一分廠：采用鎂質(zhì)涂抹料，使用壽命，板坯>9h；方坯1>13h；方坯2>18h。
二分廠：采用鎂質(zhì)干式料，使用壽命，方坯>16h；圓坯>16h；板坯>15h。
三分廠：采用鎂質(zhì)噴涂料，使用壽命，連澆>8罐。
四分廠：采用鎂質(zhì)干式料，使用壽命>12h。
鲅魚圈：采用鎂質(zhì)干式料，使用壽命>16h。
中間包預(yù)制件包括鎂質(zhì)擋渣墻、擋渣壩和湍流器，使用壽命與中間包工作襯同步為一個澆次。
中間包永久襯澆注料采用高鋁低水泥澆注料，由于不同區(qū)域采用不同配方低水泥澆注料，中間包工作條件也不相同，使用壽命分別為30~60澆次。
2存在的問題及發(fā)展
針對鞍鋼冶煉用不定形耐火材料使用現(xiàn)狀及存在的問題，以及鋼廠冶煉條件的變化，現(xiàn)有一些產(chǎn)品的使用性能和使用壽命還不能達到使用要求，需要對產(chǎn)品開展更進一步的性能改進和質(zhì)量提高，同時研制開發(fā)新產(chǎn)品滿足鋼鐵冶煉的需要。
2.1鐵溝澆注料綜合施工提高性價比
進一步提高主溝渣線鐵溝料抗沖刷和抗侵蝕性，提高一次通鐵量到15萬t，延長第一次套澆開始時間。根據(jù)鐵溝損壞狀態(tài)，開發(fā)不同檔次鐵溝澆注料綜合施工，均衡蝕損，達到最佳性價比。
2.2轉(zhuǎn)爐無瀝青大面補爐料的開發(fā)應(yīng)用
隨著國家對環(huán)保要求和重視，轉(zhuǎn)爐水結(jié)合無瀝青大面補爐料代替瀝青結(jié)合大面補爐料是發(fā)展方向。據(jù)有關(guān)信息反饋，水結(jié)合無瀝青大面補爐料雖然已在國內(nèi)一些鋼廠轉(zhuǎn)爐上使用效果較好，但對出鋼溫度高，冶煉時間長的特殊鋼種，水結(jié)合無瀝青大面補爐料使用壽命綜合性價比還沒有達到要求，需要進一步改進提高。目前國內(nèi)有些廠家正在研制開發(fā)大粒度水結(jié)合無瀝青大面補爐料，還有的廠家研制干式無瀝青大面補爐料，以提高其使用壽命，期待新產(chǎn)品早日研制成功，盡快投入的到工業(yè)使用試驗。
2.3提高長壽透氣磚和透氣座磚使用壽命的研究
鞍鋼防漏鋼長壽透氣磚和透氣座磚在試驗和使用過程中，有時還存在裂紋和剝落問題，影響鋼包的使用。需要改善透氣磚和透氣座磚的體積穩(wěn)定性，提高高溫強度，盡可能減少由于裂紋和剝落問題導(dǎo)致鋼包下線。
2.4提高RH浸漬管使用性能的研究
RH浸漬管使用壽命與鋼廠冶煉鋼種密切相關(guān)，在生產(chǎn)管線鋼和汽車板鋼時，由于精煉處理溫度高和時間長，RH浸漬管外部澆注料出現(xiàn)裂紋、托磚環(huán)澆注料脫落掉塊，里部襯磚侵蝕剝落，使用壽命由90多次急劇下降到50多次。因此，需要對RH浸漬管損毀機理進行研究，與鋼廠共同探討如何提高冶煉特殊鋼種RH浸漬管的使用壽命，同時改進鋼結(jié)構(gòu)，進一步提高RH浸漬管澆注料抗剝落性。
2.5提高中間包干式料使用壽命的研究
由于中間包干式料施工方便，使用壽命高于噴涂料，鞍鋼大部分中間包已推廣使用。隨著鋼廠提出中間包提壽的要求，現(xiàn)有中間包干式料抗侵蝕性和抗燒結(jié)性需要進一步提高，滿足澆注鋁鋼的苛刻要求。
中間包干式料通常采用樹脂和糖類結(jié)合劑，燒后殘?zhí)荚?%左右。鋼廠冶煉超低碳鋼，提出接觸鋼水的耐火材料，盡可能無碳或超低碳。因此尋找新型結(jié)合劑降低樹脂和糖類的加入量，使中間包干式料殘?zhí)荚?%以下，是中間包襯降碳的目標(biāo)。
