冶金技术史

【新中国钢铁技术进步巡礼】耐火材料生产技术
2012-06-26 08:34

  旧中国耐火材料工业异常落后,基本上只生产一些普通形状的粘土砖和硅砖,重要和复杂品种有赖于进口。新中国成立后,先后改建、扩建了原有的耐火材料厂,新建一些耐火材料厂,并发展了一大批中、小型耐火材料企业。在工艺装备方面,五十年代初引进了前苏联的技术和装备,经过消化吸收,建起了机械化原料仓库、回转窑,安装了160—300吨摩擦压砖机、1000吨水压机和除尘设备。七十年代进一步发展了成型设备,将摩擦压砖机改造成气动螺旋、液压螺旋或电磁螺旋机,逐步走向半自动化和全自动化,提高了安全性能,减轻了劳动强度。从一九七六年开始,先后试制了总压力为400—1200吨的液压压砖机,其中800吨液压机已定型生产。八十年代以来,又制成大型等静压机(CP500×1500)用来生产铝碳质浸入式水口和整体塞棒等,并研制成功连溶连吹硅酸铝纤维的电阻炉、二步煅烧高纯镁砂的小型重油高温竖窑等。到八十年代初期,全国拥有回转窑(煅烧原料用)15座、竖窑142座、隧道窑103座、倒焰窑697座,各种破碎设备1725台、压砖机2217台,形成了年产耐火材料500多万吨的生产能力,大体上能满足钢铁工业的需要。一九九三年全国耐火材料产量达到1202.57万吨。其中粘土砖775.36万吨,硅砖16.38万吨,高炉砖87.15万吨,镁质砖53.51万吨,其他砖97.92万吨,不定型耐火材料140.45万吨,特种耐火制品8.74万吨。

  硅砖和粘土砖

  一九五一年,鞍钢用吉林江密峰脉石英为原料,试制成功了平炉炉顶用硅砖,在大型平炉上使用,比原来硅石制的炉顶砖寿命高3—4倍,最高达到242炉。一九五三年至一九五四年,鞍钢、本钢、太钢试制成功焦炉硅砖,经过改进,成品率提高到90%以上,最高突破97%;其主要质量指标,含二氧化硅(SiO2)95.5%以上,荷重软化点1650—1660℃,真比重2.34—2.35。一九五九年鞍钢耐火材料厂焦炉硅砖机压成型率达到90%。一九六○年武钢耐火材料厂试验成功用隧道窑烧成全部焦炉硅砖。在高炉用砖方面,一九五二年至一九五三年针对当时高炉时常发生炉底穿孔事故的情况,进行了高炉砖的原料选择和提高质量的工艺试验,使当时高炉砖的质量指标达到三氧化二铝44%—45%、三氧化二铁0.9%—2.7%,显气孔率16%—20%,耐压强度35—36兆帕,荷重软化开始温度1450—1480℃,适应了高炉的需要。在钢锭浇铸方面,鞍钢、抚钢等单位在五十年代初试制成功塞头砖,代替了国外进口产品;五十年代中后期,各重点耐火材料已基本上采用多熟料、半干法、机压成型生产浇钢系统用粘土砖,接近当时国外先进水平。七十年代初,根据连铸技术的发展,又试制泥浆浇注溶融石英浸入式水口成功,解决了连板坯的裂纹问题。

  高铝砖

  中国高铝钒土原料十分丰富,品位高、质量好、产地众多、蕴藏量大。为发挥这个优势,早在“一五”计划期间就试制成功并迅速开发了一系列高铝质耐火制品,形成了中国高级耐火材料中第一个较完整的产品系列。

  一九五三年,唐钢、重钢、山东等耐火材料厂先后试制成功高铝砖。到五十年代末,生产的品种已有电炉炉顶砖、平炉水套砖、塞头水口砖、盛钢桶衬砖、水泥回转窑衬砖、隧道窑顶砖等。当时生产的高密度高炉高铝砖,其质量指标为:显气孔率10%—15%,耐压强度49兆帕,在0.39兆帕荷重时软化温度1670℃。高铝砖用在电炉炉顶上,比硅砖寿命提高2~5倍。六十年代后期,配合引进的RH钢火循环脱气装置,发展了RH装置用的成套高铝砖。七十年代初,发展了不烧二等高铝质滑动水口,在全国推广,到八十年代滑动水口浇钢比已达60%。七十年代中后期,先后发展了高铝石墨质和刚玉石墨质浸入式水口,继之又发展了刚玉石墨质整体塞棒和高铝石墨质组装喷枪,已用于生产。

  碱性耐火材料

  碱性耐火材料是以氧化镁、氧化钙为主要成份的耐火材料,包括镁砖、镁铝砖、镁铬砖、白云石砖等。发展情况如下:

  烧镁砖和镁铝砖 五十年代初,鞍钢耐火材料厂试制成功烧镁砖,并代替结合镁砖用于平炉炉墙,提高寿命一倍。五十年代中期,重钢、鞍钢根据中国高铝钒土和菱镁矿资源丰富的特点,创制了平炉炉顶镁铝砖,一九五六年一月在重钢70吨平炉炉顶与硅砖混砌使用;一九五七年十一月在鞍钢300吨平炉全炉顶使用,寿命达到500炉。到一九六二年,全国90%以上的平炉使用了镁铝砖炉顶,先后出现了大型平炉炉顶寿命1273炉和中型平炉炉顶寿命2450炉的全国最高纪录,进入世界先进行列。

  镁铬砖 一九五三年鞍钢耐火材料厂试制成功镁铬砖,最先用于平炉炉顶。七十年代中研制成功再结合镁铬砖,先后用于AOD、ASEA—SKF和VOD炉的关键部位,效果显著。八十年代初,又研制成功全合成镁铬砖,在大连、抚顺钢厂VOD炉渣线使用,寿命达到20炉左右。

  白云石和镁白云石砖 一九五二年开始生产焦油白云石砖用于侧吹转炉。七十年代初,首钢试制成功振动成型焦油白云石大砖,在顶吹转炉上使用,炉龄由使用小砖的二三百炉提高到六百炉以上。一九七三年至一九七四年又试制成功轻烧油浸砖,并用于转炉综合砌砖,炉龄提高25%。七十年代中期山东掖县镁矿试制成功全合成镁白云石砂,在济南钢铁厂顶吹转炉使用后,炉龄提高2倍。一九七八年天津耐火器材厂试制成功油浸镁白云石砖,在首钢氧气转炉使用,比同期使用普通焦油白云石砖的平均炉龄提高2—3倍。

  镁碳砖和镁白云石碳砖 七十年代末,抚顺钢厂试制成功镁碳砖,在5吨电炉炉壁配合水冷块使用,寿命达288炉;在VOD炉上使用,也取得好的结果。一九八四年,武钢在50吨顶吹、复吹转炉上用镁碳砖综合砌炉,比原来用普通焦油白云石砖提高寿命1倍。同期,首钢在30吨顶吹转炉上使用沥青结合镁碳砖综合砌砖,炉衬减薄100毫米,仍比原用烧成油浸镁白云石砖综合砌炉的寿命提高150炉。鞍钢、武钢、首钢和钢铁研究总院试制的直通孔或窄缝式供气砖,在复吹转炉使用的结果,寿命与炉衬相同。一九八三年首钢试制成功镁白云石砖,在30吨顶吹转炉综合砌炉,比同期其他炉衬的炉龄高100—150炉。

  其他耐火材料制品

  五十年代初研制成功碳化硅砖,用于炼锌工业。八十年代初研究成功快速上注碳化硅石墨底盘砖,用于钢锭浇注。一九八五年研制成功的氮化硅结合的碳化硅砖,已在鞍钢六号高炉试用。

  一九五六年以来,吉林炭素厂开始生产高炉炉底用碳砖,已先后在70座次高炉上使用。

  五十年代后期至六十年代初,中国研制成功一系列纯氧化物耐火材料制品,用于稀贵金属、高纯金属和核工业金属的冶炼。

  八十年代初试制成功小型方坯连铸中间包用锆质和复合锆质定径水口,已用于连铸生产。

  五十年代,长春、抚顺等耐火材料厂先后试制成功轻质粘土、硅质和高铝质砖,上海、长春等耐火材料厂试制成功超轻质粘土砖;六十年代初长兴耐火材料厂试制成功泡沫刚玉砖;七十年代初,洛阳耐火材料研究所研制成功纯氧化铝空心球砖,这些轻质耐火材料制品进入工业生产领域后,对工业炉节能起了重要作用。

  耐火纤维制品和绝热板

  七十年代初,北京耐火材料厂试制成功普通硅酸铝纤维。一九七八年上海锅炉厂和洛阳铜加工厂的大型火焰炉,用普通硅酸铝纤维毡代替轻质粘土砖做内衬,节能20%以上。七十年代中后期,先后研制成功高纯、含铬硅酸铝纤维和高铝纤维、莫来石和氧化铝纤维,以后又研制成功稳定氧化铝纤维,为1000—1600℃操作的工业炉使用的耐火材料制品创造了条件。据不完全统计,一九八三年中国耐火材料制品生产能力超过500吨的工厂有12家,年产耐火纤维制品4690吨;全国已有4万台以上的电炉和千余台火焰炉使用了耐火纤维炉料或贴面炉衬,一般可节能20%—30%。

  七十年代中后期,试制成功铸锭绝热板。使用这种耐火材料,可提高钢锭成材率3%—5%。一九八二年至一九八四年,又试制试用成功中间包绝热板,一般可连续使用10—15炉。

  不定型耐火材料

  一九六○年开始,抚顺,鞍山、上海、北京、太原等地在加热炉和均热炉上试用耐火混凝土取得成功,全国已有上百座加热炉全部或局部使用了耐火混凝土炉衬。

  七十年代,中国开始使用可塑料。一九七七年以后,北京、郑州、上海、鞍山等地先后建设了可塑料加热炉。七十年代后期,又先后在上海、鞍山分别进行投射料和捣打料整体钢包包衬试验。八十年代以来,又先后在汉阳钢厂小型钢包、马钢70吨钢包、攀钢130吨钢包试用铝镁质新型浇注料,并获得成功。全国已有40多家钢厂推广了这项技术,钢包寿命一般可提高4倍多。

  七十年代末,武钢试制镁铬质中间包涂料获得成功,代替了进口涂料。一九八四年,齐齐哈尔钢厂试用纤维增强高铝浇注料整体喷枪成功,已代替进口喷枪使用。

  四十年来,中国耐火材料工业取得许多成就,但是在技术装备、产品品种和产品质量等方面,比世界上工业发达国家仍然落后一大截。为进一步满足钢铁工业和其他高温技术发展的需要,亟需加速技术改造,使产品更新换代,重点攻克高纯、超高纯和合成原料,开发镁碳和铝碳为主的制品,以生产更多的新型、优质、高效的耐火材料制品。

  编辑: 张明       来源: