一、研究新型耐火材料的意義

與國際先進水平(ping)相比，我國鋼鐵工(gong)業生產能(neng)耗(hao)較高(gao)(gao)，鋼鐵生產噸(dun)鋼能(neng)耗(hao)比國際水平(ping)高(gao)(gao)出20%～40%，比日本高(gao)(gao)出320kg標準煤。由此(ci)可見，我國鋼鐵工(gong)業能(neng)耗(hao)高(gao)(gao)，節能(neng)降耗(hao)潛力巨大，所(suo)以，抓好節能(neng)降耗(hao)工(gong)作對提高(gao)(gao)我國鋼鐵工(gong)業競(jing)爭力具有(you)重要(yao)意(yi)義。

在最近20年(nian)間(jian)，我(wo)國的(de)鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)的(de)產(chan)量和(he)品(pin)種(zhong)都有(you)很大(da)發(fa)展(zhan)。為(wei)適應這(zhe)一發(fa)展(zhan)，經過(guo)“七五(wu)(wu)”、“八五(wu)(wu)”和(he)“九(jiu)五(wu)(wu)”期間(jian)的(de)建(jian)設，我(wo)國耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料不斷進行品(pin)種(zhong)與裝備的(de)更新換代，品(pin)種(zhong)增加了十多個大(da)類共一百(bai)多個牌號，改變了過(guo)去傳(chuan)統的(de)粘土、高(gao)(gao)鋁、硅質(zhi)、鎂(mei)質(zhi)制品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)四大(da)類品(pin)種(zhong)結構。根(gen)據鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)在“十五(wu)(wu)”期間(jian)的(de)發(fa)展(zhan)重點，雖然鋼產(chan)量不會(hui)有(you)大(da)的(de)增長，但(dan)鋼鐵(tie)連鑄比及精煉比將繼(ji)續(xu)提(ti)(ti)高(gao)(gao)，設備繼(ji)續(xu)趨向(xiang)大(da)型化和(he)現代化。鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)這(zhe)些(xie)特征，促使耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料仍繼(ji)續(xu)提(ti)(ti)高(gao)(gao)產(chan)品(pin)質(zhi)量、擴大(da)品(pin)種(zhong)，同時圍繞節(jie)能降耗，生產(chan)出(chu)一些(xie)具有(you)特定功能的(de)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料。

二、新型耐火材料的發展趨勢

近年(nian)來(lai)鋼鐵生產新(xin)工藝和(he)新(xin)技術的(de)推廣，以(yi)及(ji)節(jie)能(neng)降耗和(he)環保方面的(de)要求(qiu)，都對新(xin)型耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料提出(chu)了更特(te)殊的(de)要求(qiu)。從今(jin)后的(de)發展趨勢來(lai)看，新(xin)型的(de)耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料將包括高性(xing)能(neng)的(de)結構(gou)型耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料和(he)功能(neng)型兩大類(lei)耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料。

1、結(jie)構型耐(nai)火材料(liao):

結(jie)(jie)構型(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)總體發(fa)(fa)(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)將是高純度(du)(du)化(hua)(hua)(hua)(hua)、致密化(hua)(hua)(hua)(hua)、精密化(hua)(hua)(hua)(hua)、含碳耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)普及(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)和(he)非(fei)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)復合(he)(he)(he)(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)。特別是不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)將在(zai)今后一(yi)段(duan)時期內有(you)較大的(de)應用(yong)(yong)市(shi)場，這是因為(wei)(wei)它具有(you)生(sheng)產周期短(duan)、節(jie)約能(neng)源、整體性(xing)(xing)(xing)(xing)好、適應性(xing)(xing)(xing)(xing)強、綜合(he)(he)(he)(he)使用(yong)(yong)效果好等優點。不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)自(zi)身的(de)技術發(fa)(fa)(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)有(you)以下幾方(fang)面(mian)。(1)材(cai)(cai)(cai)(cai)質(zhi)方(fang)面(mian)。近年(nian)來，不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)質(zhi)正(zheng)由中性(xing)(xing)(xing)(xing)、酸性(xing)(xing)(xing)(xing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)向(xiang)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)和(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)與非(fei)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)復合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)，由低純度(du)(du)向(xiang)高純度(du)(du)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)，所用(yong)(yong)的(de)原料(liao)(liao)(liao)則由以天然(ran)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)原料(liao)(liao)(liao)為(wei)(wei)主(zhu)向(xiang)人(ren)工合(he)(he)(he)(he)成耐(nai)(nai)火(huo)(huo)原料(liao)(liao)(liao)發(fa)(fa)(fa)展(zhan);(2)結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)方(fang)式。近年(nian)來，不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)方(fang)式循(xun)著水(shui)合(he)(he)(he)(he)結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)→化(hua)(hua)(hua)(hua)學結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)→水(shui)合(he)(he)(he)(he)結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)+凝聚結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)→聚合(he)(he)(he)(he)結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)→凝聚結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)(fa)(fa)展(zhan);(3)作(zuo)業性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。近年(nian)來不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)作(zuo)業性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)循(xun)著由難觸(chu)(chu)變到易觸(chu)(chu)變再(zai)到無(wu)(wu)觸(chu)(chu)變(易流動)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。從流變學的(de)觀點來說，即從塑(su)-彈性(xing)(xing)(xing)(xing)向(xiang)粘-塑(su)-彈性(xing)(xing)(xing)(xing)與粘-塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)(fa)(fa)展(zhan);(4)調(diao)合(he)(he)(he)(he)用(yong)(yong)水(shui)量。近年(nian)來不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)調(diao)合(he)(he)(he)(he)用(yong)(yong)水(shui)量正(zheng)由高水(shui)分(fen)(fen)向(xiang)低水(shui)分(fen)(fen)及(ji)(ji)無(wu)(wu)水(shui)分(fen)(fen)方(fang)向(xiang)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)研究方(fang)面(mian)取得的(de)最(zui)為(wei)(wei)矚目的(de)新技術突破包括：(1)自(zi)結(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao);(2)自(zi)燒結(jie)(jie)不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao);(3)自(zi)流型(xing)不(bu)(bu)定(ding)(ding)(ding)形(xing)(xing)(xing)(xing)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。

以軋鋼加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)為例，我(wo)國(guo)加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)用(yong)耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)先(xian)后采用(yong)了普通粘土(tu)磚和(he)高(gao)鋁(lv)磚、搗打料(liao)和(he)可塑(su)料(liao)、普通澆注(zhu)(zhu)料(liao)和(he)高(gao)性(xing)能(neng)澆注(zhu)(zhu)料(liao)。近年(nian)來，國(guo)內(nei)有關(guan)耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)研究和(he)生產單位對加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)用(yong)耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)進(jin)行攻(gong)關(guan)，使加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)用(yong)耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)得到了長足的(de)進(jin)步(bu)，我(wo)國(guo)加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)的(de)技術水平(ping)接(jie)近到世界先(xian)進(jin)水平(ping)。目前，我(wo)國(guo)加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)用(yong)耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)正在(zai)向一(yi)個(ge)新時(shi)期(qi)--智能(neng)型(xing)快(kuai)干澆注(zhu)(zhu)料(liao)和(he)快(kuai)干自流(liu)澆注(zhu)(zhu)料(liao)時(shi)期(qi)過渡(du)。

2、功能型耐火材料

功能(neng)型耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)包括高(gao)性能(neng)隔熱(re)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)、高(gao)輻射率節能(neng)涂料(liao)、高(gao)導(dao)熱(re)和高(gao)導(dao)電耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)、高(gao)性能(neng)快速蓄熱(re)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)等。

高性能隔(ge)熱(re)耐火材(cai)(cai)料包括耐火纖維制品、超細微孔輕質磚、輕質不定形耐火材(cai)(cai)料等(deng)，這(zhe)類(lei)材(cai)(cai)料具有很低的熱(re)導率，砌筑爐墻時使用這(zhe)類(lei)材(cai)(cai)料可以大幅度降低爐體的散熱(re)和(he)蓄熱(re)損(sun)失，從而具有顯(xian)著(zhu)的節能效果。

高(gao)(gao)輻(fu)射率(lv)(lv)(lv)節能涂料利用(yong)其熱輻(fu)射波段(duan)范圍內(nei)的(de)高(gao)(gao)輻(fu)射率(lv)(lv)(lv)(或高(gao)(gao)吸收率(lv)(lv)(lv))，在爐(lu)膛(tang)內(nei)側噴涂后，可(ke)以有效提(ti)高(gao)(gao)爐(lu)膛(tang)內(nei)火焰和(he)煙(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)輻(fu)射能的(de)利用(yong)率(lv)(lv)(lv)，從而降低煙(yan)氣(qi)(qi)出爐(lu)溫度，減少(shao)排煙(yan)熱損失。

高導熱耐火材料用于高溫煙氣的熱交換和余熱回收。當燃氣溫度為1300℃左右時，使用熱效率為60%的陶瓷熱交換器，可節省燃料約48%，而使用金屬熱交換器僅能節省燃料24%。高導熱率是對陶瓷熱交換器材料的起碼要求，碳化硅材料具有良好的(de)機(ji)械性能和很高(gao)的(de)導(dao)熱率，是目前(qian)廣(guang)泛(fan)使用的(de)陶瓷熱交換器(qi)材料。

高導電(dian)(dian)(dian)(dian)耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)料(liao)(liao)在直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧爐(lu)中有很廣泛的應(ying)用。直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧爐(lu)的底(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)有好幾(ji)種形式，其(qi)中ABB式底(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)是由(you)導電(dian)(dian)(dian)(dian)耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)料(liao)(liao)構(gou)成的，它要求MgOC材(cai)料(liao)(liao)構(gou)成的導電(dian)(dian)(dian)(dian)耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)料(liao)(liao)的電(dian)(dian)(dian)(dian)阻率越小(xiao)越好，其(qi)比電(dian)(dian)(dian)(dian)阻一般為(wei)10-3～10-4·m，雖然電(dian)(dian)(dian)(dian)阻高于其(qi)它幾(ji)種由(you)金(jin)屬(shu)構(gou)成的底(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)，但其(qi)可(ke)靠性(xing)好，維修方便，壽命很高。

高(gao)溫空氣(qi)燃料技(ji)術是近年來(lai)發展起來(lai)的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)全新(xin)的(de)(de)(de)(de)燃燒與極限余熱(re)(re)(re)(re)(re)回(hui)收技(ji)術，該技(ji)術利用蓄(xu)(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)室(shi)將(jiang)煙(yan)氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)余熱(re)(re)(re)(re)(re)充分回(hui)收，并將(jiang) 助燃空氣(qi)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)到800～1000℃以(yi)上，而排(pai)(pai)煙(yan)溫度可(ke)降至130～150℃。耐火(huo)材料蓄(xu)(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)體是蓄(xu)(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)室(shi)的(de)(de)(de)(de)關鍵材料，它是蓄(xu)(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)室(shi)的(de)(de)(de)(de)換熱(re)(re)(re)(re)(re)介質，它將(jiang)爐內(nei)煙(yan)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)余熱(re)(re)(re)(re)(re)吸(xi)收過來(lai)儲存，然(ran)后(hou)用儲存的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)量將(jiang)空氣(qi)或燃料加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)，這樣，不僅提高(gao)了空氣(qi)和燃料的(de)(de)(de)(de)預熱(re)(re)(re)(re)(re)溫度，降低了廢(fei)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)排(pai)(pai)放溫度，節約能源，同(tong)時還大幅度減少了CO2和NOx的(de)(de)(de)(de)排(pai)(pai)放，有益于環境保護。

鑒于耐(nai)火(huo)材料蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)體(ti)的(de)特殊使用條件，要(yao)(yao)求蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)體(ti)必須具備良(liang)好的(de)蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)和放熱(re)(re)(re)(re)(re)能(neng)力，同時，在(zai)頻繁(fan)的(de)廢氣(qi)與(yu)空氣(qi)和燃料的(de)換向作用下，蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)體(ti)承(cheng)受(shou)著(zhu)劇烈的(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)沖擊，所以，蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)體(ti)還(huan)必須具有優異的(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)穩定性(xing)(xing)。目(mu)前被廣泛接受(shou)的(de)高(gao)性(xing)(xing)能(neng)快速蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)耐(nai)火(huo)材料蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)體(ti)主(zhu)要(yao)(yao)有如(ru)下三種形(xing)式：蜂窩(wo)體(ti)、蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)球和蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)管(guan)(guan)。在(zai)材質上，蜂窩(wo)體(ti)主(zhu)要(yao)(yao)有堇(jin)青石質和莫來石質，而蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)球和蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)(re)(re)管(guan)(guan)主(zhu)要(yao)(yao)有高(gao)鋁質和莫來石質。