宝钢耐火材料的消耗水平及发展趋势

邱文冬 鲍戟 欧阳军华
上海宝钢工业技术服务有限公司耐材技术事业部 上海 201900
 

摘要：介绍了上海宝钢钢铁冶炼的基本工艺流程和设备概况，宝钢钢铁冶炼全流程用耐火材料的消耗水平及 与国内外先进公司的对比，指出了宝钢用耐火材料的发展趋势是：大力发展高效长寿的耐火材料、环保型耐火 材料及耐火材料的资源再生技术，并采用新的耐火材料管理模式。
关键词：宝钢；耐火材料；消耗水平；发展趋势
 

　　自改革开放以来，我国耐火材料工业有了长足的 发展。特别是最近30年，通过对跟随钢铁及其他高 温行业的先进生产工艺和设备而引进的国外先进耐火材料进行剖析，以及从“八五”到“十一五”期间全 国相关科研机构、大学、生产企业、使用单位的不断研 究和联合攻关，我国耐火材料工业基本上达到世界先 进水平。但是，我国耐火材料的整体消耗水平与世界 先进水平相比仍有较大差距。

　　本文中，在介绍宝钢钢铁冶炼基本工艺流程和设 备概况的基础上，对比分析了宝钢的耐火材料消耗水 平，并提出了宝钢今后在耐火材料应用方面的发展 趋势。

1 宝钢钢铁冶炼的基本工艺流程和设备概况
　　 宝钢在20世纪70年代末80年代初从日本新日铁 整体引进生产工艺及设备，投产后又不断引进各种先 进的工艺及设备，目前是中国实力最强、世界第五大钢 铁企业，一直代表着我国钢铁工业的领先水平。图1 和表1示出了宝钢钢铁冶炼的基本生产工艺流程及设 备概况。


 

2 宝钢的耐火材料消耗水平
　　由于生产工艺及设备先进，宝钢的耐火材料消 耗水平同样领先于国内同行，但与日本和韩国等国外先进钢铁公司相比仍然存在明显的差距。下面就 宝钢各系统的耐火材料消耗水平与日本、韩国先进 钢铁公司以及国内较先进的钢铁公司进行了对比。 其中，A钢厂的数据是根据采购量及钢产量计算得 到的，w钢厂的数据则是整个公司2011年上半年 的平均值。

2．1炼铁系统用耐火材料
　　炼铁系统用耐火材料的使用寿命及吨铁耐火材 料消耗情况的对比见表2。需要说明的是，只有宝钢 与日本某钢厂在鱼雷罐内进行了“三脱”，而其他公司 没有该工艺。从表2可以看出，宝钢炼铁系统的吨铁 耐火材料消耗基本接近世界先进水平。

 

2．2转炉用耐火材料
　　转炉容积、寿命及吨钢耐火材料消耗情况的对比 见表3。可以看出，虽然宝钢转炉的寿命很高，但是 吨钢耐火材料消耗却比国外钢厂高很多。这主要是 因为宝钢为了追求转炉高寿命，在转炉中后期大量使用转炉自流修补料和喷补料(表中可以看出宝钢转炉 热补料比国外厂家高很多)，维护很频繁，从而导致吨 钢耐火材料消耗增加。因此，应根据宝钢自身情况，在 保证转炉全程复吹以及钢铁产量的情况下，制定合适 的转炉经济炉龄，从而降低转炉吨钢耐火材料消耗。
 

2．3钢包和RH系统用耐火材料
　　钢包和RH精炼炉的寿命及吨钢耐火材料消耗情况的对比见表4 。
 

宝钢钢包的吨钢耐火材料消耗远高于日韩钢铁 公司，其中一炼钢的吨钢耐火材料消耗几乎是日韩钢铁公司的2倍，这主要是耐火材料寿命低造成的。从 表4看出，宝钢钢包透气砖的寿命(25炉)远低于日韩钢铁公司的(70炉)，而透气砖的寿命直接决定钢 包的小修寿命和中修寿命；此外，频繁的挖修及小修 造成钢包冷热交替频繁，也直接影响钢包炉壁耐火材料的寿命。

宝钢一炼钢RH系统的吨钢耐火材料消耗与日 韩钢铁公司的基本相当，而二炼钢的则约为日韩钢铁 公司的2倍。这可能主要与二炼钢生产的钢种使得 RH浸渍管和下部槽寿命偏低有关，也可能与真空槽 设备结构有关。一炼钢1#、2#RH的下部槽与浸渍管 之间用法兰连接，可以方便地在线更换浸渍管。一炼 钢的4#以及二炼钢的3#、5#RH的下部槽与浸渍管之 间是焊接连接，需整体下线并且冷却后更换浸渍管， 还要更换环流管，并挖修底部和侧壁的部分区域，这 直接导致吨钢耐火材料消耗增加；此外，下线冷却后 更换，增加了下部槽冷热交替的频率，也会间接影响 RH下部槽的使用寿命，从而增加耐火材料消耗。

2．4连铸用耐火材料
　　连铸系统的寿命及吨钢耐火材料消耗情况的对 比见表5。可以看出，宝钢连铸系统的吨钢耐火材料 消耗是日韩钢铁公司的2～3倍，并且这种差距主要 体现在中间包本体上。宝钢中问包采用在砖砌炉衬 上涂抹或喷涂涂料的结构，在使用结束后清除涂料 时采用了翻包机构，在翻包过程中会导致砖的松动 甚至脱落，从而直接影响耐火材料的使用寿命，导致 耐火材料消耗增加。而国外中间包基本上采用整体 浇注，使用翻包机构清除表面涂料时基本上不会影 响炉衬的使用寿命。此外，国外挡渣墙使用后都 要回收再使用，一般使用3次左右，最多使用5次， 而宝钢的挡渣墙因为结构不一样，一般都不回收再 使用
　　 其次，目前连铸三大件的使用寿命也都低于国外 先进水平，三大件的消耗水平也相应地高于国外。
 

3宝钢用耐火材料的发展趋势
3．1 大力发展高效长寿的耐火材料
　　要降低钢铁冶炼的耐火材料消耗，就耐火材料方 面而言，就是在不改变钢铁生产和操作条件的情况 下，研制出长寿命、低成本的耐火材料。研制长寿命、 低成本的耐火材料，需要在耐火材料材质设计时分析 其损毁机制，并加强制造工艺的设计。对于耐火材料 损毁机制的分析，耐火材料制造商和钢铁生产企业要 密切配合。此外，要大幅度降低耐火材料消耗，还需 改善修补材料的耐用性，并提高修补技术。

　　 随着对高纯净钢、高洁净钢需求的增大，需大力 开发能够提高钢水洁净度和铸坯质量的长寿命功能 耐火材料，如大流量、长寿命透气砖，抗氧化铝附着的 浸入式水口等。

3．2大力发展节能型耐火材料
　　中国在“十一五”期间的GDP单位能耗降低了14．38％，但仍比发达国家高很多。我国经济发展遭 遇了能源瓶颈的考验，政府已经制定了节约能源和淘 汰高能耗产业的政策来指导我国经济未来的发展。

　　 耐火原料和耐火制品(尤其是定形耐火制品)的 生产属于高能耗生产，能源供应、能源价格影响着耐 火材料的生产。而耐火材料本身又影响其下游使用 设备的节能与长寿，并且与耐火材料生产过程中的节 能相比，耐火材料对其下游使用设备的节能与长寿贡 献更大。例如，降低含碳耐火材料的碳含量，可以降 低耐火材料的热导率，减少高温容器的热损失；研发 轻质低热导率的工作衬用耐火材料，是降低耐火材料 散热和耐火材料热存储的有效途径，可以大大降低热 损失并减少CO2排放。

3．3大力发展环保型耐火材料
　　经济的快速发展不应以牺牲环境为代价，因此环 保型耐火材料的发展刻不容缓。应选择一些无毒、无害的结合剂和原料来制造耐火材料。六价铬离子会 污染水源，因此镁铬砖正逐步被镁铝尖晶石砖和铁铝 尖晶石砖所替代而应用到钢铁和水泥行业，如RH用 浸渍管正逐步使用无铬的镁铝尖晶石整体浇注料代 替以前的镁铬砖[1]。但是由于某些行业采用其他材 料难以替代含铬耐火材料，因此就需要注重发展含铬 材料在使用和用后保存时避免六价铬形成和渗出的 技术。此外，高炉用无水无铬炮泥及转炉用无碳修补 料等，都在逐步替代以前不太环保的产品。

3．4大力发展耐火材料的资源再生技术
　　耐火材料的资源再生包括用后耐火材料的回收 利用及低品位原矿的再利用。
　　我国每年产生的用后耐火材料高达400万t，其 中多数被当作垃圾废弃，既浪费了资源，又污染了环 境。目前，世界各国都开展了用后耐火材料再利用的 研究，国外有的钢厂的耐火材料回收利用率达到了 80％，而我国用后耐火材料的回收利用率仅30％左 右，而且主要是用后镁碳砖的回收利用[2--3]，这需要 我国加大这方面的工作力度。

　　 由于以前我国对矿山的开发缺乏统一规划，采富 弃贫现象严重，这不仅造成资源的大量浪费，而且严 重破坏了矿区环境。郑州大学高温材料研究所在开 发低品位矿方面做了一些工作[4-7]，通过与企业合 作，采用中低品位的高铝矾土为主要原料，开发了矾 土基均质料、电熔锆刚玉莫来石、电熔尖晶石和赛隆， 取得了一些成果，并且作为原料应用于制备耐火材料 产品，取得了良好的使用效果，应用前景很好。

3．5采用新的耐火材料管理模式
　　要降低耐火材料消耗，不单需要耐火材料企业提 高其产品质量，也需要耐火材料用户企业提高耐火材 料使用水平。学习日韩钢铁公司耐火材料的管理模 式，成立耐火材料专业化服务公司，是能够采取的有 效措施之一。

4 结语
宝钢耐火材料消耗水平远远落后于日韩钢铁公 司先进水平。耐火材料的性能、结构、使用寿命和成 本直接影响到钢铁产品生产的品质、生产效率、生产 成本及环保。学习日韩钢铁公司耐火材料的管理模 式，成立耐火材料专业化服务公司是能够采取的有效 措施。