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耐材之窗專訪寶鋼集團耐材專家田守信

來源網站:河南熔金高溫材料股份有限公司 | 點擊次數:5432 | 發布時間:2014-08-19 16:12:28
耐材之窗專訪寶鋼集團耐材專家田守信
田老師是鋼包耐材研究方面的專家,很高興您能接受我們《耐材之窗》的專訪,我們有以下幾個問題請您賜教: 一、請田老師介紹一下目前我國鋼包用耐火材料使用的現狀,目前鋼鐵技術的發展,對鋼包用耐火材料有哪些新的要求?
    第一個方面,談談現狀。目前我國小型普通鋼包多使用以礬土為主的無水泥的鋁鎂澆注料,并且進行套澆的冷修模式。這樣冷修一次的使用壽命達到了100~140次,低于100次和高于140次的較少。反復套澆的冷修補模式導致使用壽命達到了一年,甚至更長,累計使用壽命達到了1000余次,甚至2000多次。這是一個很好的維護模式,耐火材料單耗降低到2kg/t以下。但是在大型鋼包和精煉鋼包上未實施。
    我國精煉比例達到了70%以上,鋼包大型化和精煉比例增加。導致了鋼包使用條件惡劣。對于大型鋼包和精煉鋼包,渣線普遍采用了鎂碳磚。根據不同情況熔池采用了碳含量較低的鋁鎂碳磚、鎂碳磚和鋁鎂尖晶石不燒磚或預制塊。這樣的配制往往經過一個冷修更換渣線與熔池材料相匹配。根據使用條件不同使用壽命不一樣。對于普通鋼包可以達到100次以上,對于LF鋼包兩個渣線使用壽命也只由60~90次。大于90次和小于60次的也有,但是較少。對于LF-VD的精煉鋼包使用壽命只由40~60次。甚至有的還不到40次。這些都是由使用條件和維護水平決定的。
隨著鋼種增加,為適應特鋼的需要,采用了不同的耐火材料。如汽車板等超低碳鋼冶煉用低碳和無碳鋼包,鋼簾線鋼用無鋁耐火材料作為鋼包襯,不銹鋼用鎂鈣磚等。即所謂的精品鋼材需要精品耐材。寶鋼很早就提出了這些口號。但是要落實到實處可能要有很長路要走。上述就是目前我國鋼包的現狀。
    第二個方面,隨著鋼鐵技術的發展,對鋼包用耐火材料有新的要求。
    現在鋼鐵行業產量達到了平衡階段,鋼產量不大可能再大幅度增加。鋼鐵行業進入了市場競爭時期,進入了微利時代。這種狀況將長期延續下去。這樣鋼鐵企業為了生存和發展,被迫進入降本增效,節能環保,開發高新產品新階段。市場競爭和國家的政策迫使鋼鐵企業經濟轉型,即由資源消耗和投資拉動型轉化為降低消耗和服務的效益型。在這樣的形勢下,作為鋼鐵企業的上游――耐火材料行業面臨著巨大的壓力。必須適應和促進鋼鐵企業的發展,在用戶發展的過程中求得生存和發展。這樣就要做到下列幾個方面:
    1)適應鋼鐵企業降本增效的需要。鋼鐵企業微利甚至虧損,迫切需要降低成本,降低單位耐火材料消耗成本。目前主要是通過競標承包,擠壓耐火材料的價格。其實這是有一定限度的或很有限的。應該向技術要效益,通過技術降低耐火材料的單耗的潛力很大。這應該是主要方面。我們國家的耐火材料單耗一般認為是20kg/噸鋼,而國外先進達到了6~8kg/噸鋼,我國鋼鐵冶金耐火材料單耗是人家的近三倍。如果把這三倍降低下來,潛力很大,盈利空間很大。節省2/3的耐火材料這塊蛋糕應該為耐火材料行業和用戶鋼鐵行業帶來不小的效益,特別是對有實力的耐火材料企業是一個機遇。鋼鐵企業降本增效壓力很大,鋼鐵企業的最高決策者也在不停地呼吁,可是落實到實處是何等艱難。經濟轉型是何等不容易。我們國家的鋼鐵企業浪費了2/3的耐火材料,用戶不浪費,加強使用技術的實施,在鋼鐵企業就是很難。比如,噴補造襯延長使用壽命在鋼廠很難。扒掉廢棄是他們的習慣做法,扭轉這一浪費局面是非常難的。鋼廠習慣了浪費,不習慣節約。這是我們國家鋼鐵冶金行業耐火材料消耗高的根本原因之一。
     我在2008年開封耐火材料會議上,對降低冶金耐火材料的單耗進行了全面的論述。呼吁縮小和趕上世界發達國家鋼鐵企業的耐火材料單耗的水平,給降低冶金耐火材料單耗指明了方向。
    2)節能減排這方面對耐火材料和鋼鐵企業是雙贏的,同時對國家和子孫后代都是好事。我們應該重視。特別是鋼鐵企業,不能只喊口號,要落實到實處,否則將長期難以完成經濟轉型。
    冶金報報導我們國家鋼鐵冶金能耗比日本高50%,大型鋼鐵企業也要高30%,如果通過節能技術達到日本水平,并付諸實施,我國鋼鐵企業將節約200~250kg標準煤/噸鋼。這產生的效益將足以改變鋼鐵冶金企業的微利和虧損局面,可是為什么鋼鐵企業就這么難呢?舉幾個例子:
    鋼包保溫,目前鋼包殼溫度很高,達到了3000℃以上。如果通過采用保溫措施,完全可以降低到2000℃。這樣可以顯著降低出鋼溫度和節能效益是非常大的。但是推廣就是很困難。在我們國家的某些領域,一項新的技術的推廣應用會受到某些既得利益者以及某些關系的阻遏,生產關系阻遏生產力的發展。再一個例子就是溫度低于4000℃余熱利用,目前我們國家的鋼鐵企業基本上廢棄了。可是利用它可以發電,為何推廣就這么慢呢?還有蓄熱換熱技術,我們推廣也有待加強。
    鋼包節能方面,還有鋼包加蓋和蓄熱鋼包加熱。實際上鋼包內鋼水熱量的散失相當一部分是通過包口熱輻射出去的。鋼包加蓋就顯得很重要。到目前為止,鋼鐵企業的鋼包是在烘烤、LF處理和澆鑄等固定地方加蓋的,其他地方基本上是敞開的。對于鋼包蓋耐火材料將發揮更大的作用。高溫換熱用的換熱體是耐火材料。這方面需要高導熱高換熱性能的耐高溫材料代替金屬制品,可以顯著提高使用壽命和熱效率。碳化硅質蓄熱體將有很大前途。這方面有輻射涂料,僅惠敏科技公司的一個輻射涂料就可以降低能耗2~5%。高效換熱體將有更好的效果。我國的研發和應用都需要做大量的工作。
    關于節能材料的開發,應該做到一是隔熱材料。這里主要有隔熱涂料、納米隔熱板和耐高溫的隔熱材料,這些材料將在熱工窯爐方面發揮重要作用。二是高導熱和換熱的材料,這有輻射涂料和高導熱、高輻射能力的材料。這用在高溫蓄熱體和換熱器。這些需要我們更多地重視。
    減排對于鋼鐵企業任務更重。主要排放大量的熱量、CO2和固體廢棄物。這些若得到充分利用,將對國家對社會的減排和資源化利用帶來巨大的效益,對減少霧霾,改善環境起到重要的作用。在這方面,耐火材料也將扮演重要角色。如高爐渣生產礦棉,就需要相應優質的窯爐耐火材料。固體廢棄物中有相當的用后耐火材料。這些可以完全資源化,并且可以作為優質耐火材料和冶金輔料的原料。
鋼鐵企業減少了熱量、固體廢棄物和CO2排放也就是為環保做出了貢獻。熱量的轉換需要耐火材料。高溫材料對這些有害氣體的吸附等也是值得研究的領域。
    3)開發高新產品。鋼鐵冶金企業要實現經濟發展轉型,必須適應市場發展的需要,提高產品質量和開發新的產品。耐火材料應該適應和促進鋼鐵企業的這種發展趨勢。有代表性的舉幾個例子。
    a)為了節能和降低成本,鋼鐵行業發展了近終形連鑄。主要有薄帶連鑄。即一次性拉成薄帶接近或達到市場商品,這樣省去了加熱爐,導致了成材率提升和節約了能源。這樣顯著降低了成本和提高了經濟效益,也減少了投資。這方面寶鋼已經研究了十幾年,現在已經建成了年產50萬噸的生產線,國外技術也已經非常成熟。對于磁性材料的薄帶連鑄,我們國內已經建立了很多條生產線,拉出的薄帶象磁帶一樣薄,只有十幾個微米厚。這些薄帶連鑄用耐火材料主要是側封、噴嘴、噴杯、布流器和中間包。要求耐磨、抗熱震、不能污染鋼液。這些是新的鋼鐵工藝用的陶瓷耐火材料。我們必須適應這種發展,能做出好的性價比的材料,就能促進該項技術的發展。
    b)為了滿足市場需要,高質量和性價比的產品是發展趨勢。比如我國建筑鋼材強度多為300MPa級別的鋼筋,它的發展趨勢就是400MPa以上強度牌號,甚至更高強度的鋼筋。這樣可以減少建筑鋼筋的用量,減少造價。要生產更高強度牌號的鋼,就要求成分更嚴格控制,有害成分盡可能地少,這樣爐外精煉就要增加,所用耐火材料就必須適應。即精煉用耐火材料和不污染鋼液的耐火材料。鋼包用鎂鈣質、高純的鎂鋁尖晶石質耐火材料就會得到更大發展。
    c)一些特殊鋼的生產和社會需求。這些都需要耐火材料的相對應。如鋼簾線的冶煉,要求夾雜非常少,并且夾雜物的尺寸和硬度等都要嚴格控制,含氧化鋁的夾雜物的硬度較高,因此,不能用含鋁的耐火材料作為冶煉這種鋼的包襯。還有汽車板等超低碳鋼的生產,最好不要使用含碳的耐火材料,應該選用鎂鈣系耐火材料等。總之,鋼鐵精品需要精品的耐火材料。耐火材料精細化是必然的發展趨勢。
    二、您認為,與國外相比,我國鋼包用耐火材料目前存在哪些技術優勢,還有哪些方面需要我們改進?
    關于優勢,我們有人才優勢。我國耐火材料行業在世界上是最大的耐火材料行業。人才多集中在中國。有些大學有這種專業和專門研究機構,我國有龐大的研究隊伍。國外專職研究耐火材料的人員很少。這是我們的人才優勢。
    總體耐火材料技術水平與國外處于同一水平。我們有大量的耐火材料出口,不光是因為價格低廉,我們必須承認質量也達到了相當水準。在某些產品上我們可能落后于國外,這主要是歸于我們研究不夠深和管理水平較低造成的。
    關于需要改進的方面,我認為:
    1) 我國的研究很多,重復研究,但是研究深入不夠,多是應付。研究深度需要提高,這是我國在某些產品上還與國外有一定差距的原因之一。這方面應該向國外學習。耐火材料是高溫材料,不但要常溫性能,更重要的是要研究高溫使用狀況下的行為。因此,要用高溫熱力學、動力學和化學去研究。應該上升到理論研究,不能只認為是實驗科學。炒菜式的試驗水平應該改善;
    2)加強對知識產權的保護,和提升技術價值是迫在眉睫的事情。在我國冶金用耐火材料行業,特別是前些年,在技術、營銷、生產和管理幾方面相比較,營銷是第一位的。只要關系好,能夠賣出去,什么技術、生產管理的科學化就不重要。用不好,可以用關系理順過關。這是有些鋼廠把耐火材料看成黃泥巴的主要原因。這是社會關系阻遏了科學技術這個第一生產力的發展的主要原因。不是中國人沒有能力做出優質產品和新的產品,而是關系阻遏了新產品的開發和使用;
    3)我國管理水平較低。精細化管理水平需要提高。這是我國耐火材料產品質量穩定性不足的主要原因;
    4)我國耐火材料生產設備水平較低,經驗控制還是主要的,智能控制還是很少的;
    5)研究與實際相結合需要加強,特別是大學,要把實驗室實驗研究和實際應用結合起來。把實際應用條件與研發相結合。這方面需要提高;
    6)我們國家冶金耐火材料應用技術研究很少,應該加強。某些用戶的當事人就成為“耐火材料專家”的代名詞的現象將隨著鋼鐵微利時代到來和市場競爭加劇而消失。
三、我們知道,田老師在廢舊耐火材料綜合利用方面有過深入的研究,請田老師介紹一下,目前我們國家在廢舊耐火材料綜合利用,尤其是鋼包用耐材綜合利用方面,我們目前取得哪些成績,還有哪些工作需要再進一步研究。
    廢舊耐火材料綜合利用,特別是廢棄耐火材料綜合利用的研究,我在1997年就進行了這項工作。應該是最早研究者之一。特別是近年來鋼鐵企業進入了微利甚至虧損時期,耐火材料制造商的成本壓力增大,特別出現了功能化承包后,對用后耐火材料等廢舊耐火材料的研究更加普遍。利用率也更加提高。估計可能達到了40%以上。但是綜合利用主要應該建立在高附加值上。可惜目前再利用的技術含量不足。主要表現在把用后的鎂碳磚破碎和或水化后,作為鎂碳磚或其他散裝料的原料。因為顆粒密度較低和碳化鋁的水化特性,即使添加量較低,也導致產品質量嚴重下降。因此雖然再利用了,導致再生產品的質量顯著下降和較差的使用效果。
    用后鎂碳磚、鋁鎂碳磚主要應用于鋼包鎂碳磚和鋁鎂碳磚。我們經過處理,可以代替新的電熔鎂砂和石墨。全用這些處理后的料再生的鎂碳磚的理化指標達到新的國家標準,并且與新原料制得鎂碳磚和鋁鎂碳磚基本一樣。數十萬噸再生產品的使用效果證明沒有降低使用效果,恰恰還具有抗熱震好的特點,這顯著降低了鋼包磚的饅頭狀和剝落的現象。
    實際上所有的耐火材料都可以再生利用。關鍵是使用量和對產品質量的影響。應該施加更高的技術,建立在更高附加值基礎上。
    需要研究的工作是:廢棄耐火材料回收處理廠、再生料用戶和耐火材料用戶三者緊密聯合。從用戶耐火材料拆除、分類存放、分類處理和使用有機結合起來。這樣能夠做到用后耐火材料100%全部利用。并且是高附加值的利用。如以處理過的用后鎂碳磚料為原料,加入量>90%可以生產MT-18A、MT-14A、MT-10A的產品,各項指標達到了目前用新原料生產相應實物的指標。當然處理后再生料的用量98%可以制成MT-10B、MT-14B、MT-18B以及C類鎂碳磚。這是我們已經做到,并且大量產品經過鋼包和電爐使用證明的。
    總之,就目前我們掌握的廢舊耐火材料再生利用技術水平,可以做到全部利用,并且是復原,甚至優于原始磚的水平。不過,像低質量和低價格粘土磚和硅磚再生復原的意義不大。因為它們的原料資源豐富,成本低廉。即使用后鎂碳磚的渣料我們仍能再生優質的冶金輔料。因此,廢舊耐火材料的再生在技術上是非常成熟的,處于世界領先水平。目前我國也有不少對廢舊耐火材料再生的,但是技術沒有掌握全面,規模較小,并且是低附加值的利用,應該意義不大。即使廢舊耐火材料價格低廉,但是沒有經過深加工處理的這些材料,將導致再生產品的質量顯著下降,可能造成得不償失的結果。
    非常感謝田老師在百忙之中接受我們《耐材之窗》的專訪。
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