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耐火材料行业知识

几种耐火材料产品的优劣分析折射出的性价比问题

近十年来,国内钢铁工业产能剧增,由4亿t增加到近9亿t,铁矿石价格剧增,挤压了钢铁工业的利润空间。钢铁产能增加为耐火材料行业提供了发展机遇,增加了耐火材料用量,但相应的问题在于钢铁工业用户对耐火材料的品质、订货、付款的方式发生了很多变化:低价中标,使得耐火材料厂家几乎无利可图;劣质耐火材料使得新建高炉事故频繁;订货合同的规范约定了耐火材料生产商的责任,而对用户回款的失约责任则没有约束;新的资金债务风险削弱了耐火材料行业的积极性与创造性。如何面对这些问题?耐火材料行业不得不从技术和经营的角度看待这些问题:从技术上做好工作,让用户明白窑炉关键耐火材料的品质与使用寿命的关系,理解长寿使用的高炉、热风炉如果要降低使用成本,必须采用高质量的耐火材料;而对于某些使用要求不高的耐火材料,可以针对钢种要求的不同,分级使用不同品级的耐火材料,实行优质优价,没有必要过分讲究性能指标,满足使用要求即可。
在本文中,分析了近年来涉及到的高炉用低蠕变高铝砖、陶瓷杯砖、炭砖以及球团回转窑窑头浇注料、炼钢中间包涂料等产品的性能优劣,讨论了所谓优质、劣质产品的结构与性能、寿命的关系,分析了用户对于性价比的认识与误区,就不同的使用条件和产品特性进行了探讨,供耐火材料业者与钢铁工业用户参考。
1 优质优价确保性能,促高炉长寿稳定
大型高炉的寿命可以达到15~20年,热风炉的寿命可以达到20~30年,保证如此寿命的前提是设备与耐火材料的品质。例如,武钢5。高炉采用优质耐火材料,使用寿命达到16年,其中热风炉用低蠕变高铝砖实际上是刚玉-莫来石砖。由于采用电熔刚玉、烧结刚玉、莫来石骨料以及红柱石细骨料,配合以精细的基质成分设计,因此使用了16年的砖尺寸收缩变化仍很小。同样是低蠕变砖,如果价格定得比较低,生产厂家为了维持一定的利润,必然要更换成低档次材料,以降低成本。
含红柱石的低蠕变莫来石砖订货价格每吨8 000多元,而现在有些所谓的低蠕变高铝砖投标价格低到4 000。5 000元·t-1。从原料推算,刚玉加莫来石原料价格已超过4 000元·t~,加上制砖、烧成、检验合格与成品率等因素,低价不可能生产出优质产品。但问题在于:一方面,钢铁用户的有些主管人员仅熟悉业务流程而非专业行家,因此对于投标多相信低价位与合同指标;另一方面,耐火材料业者的恶性竞争造成低价位中标盛行,尤其是总包性质的工程中标,打压了优质产品的生存空间。 
有些高炉炉缸使用陶瓷杯,陶瓷杯采用棕刚玉砖或刚玉莫来石砖;有些采用预制块。某些用户要求高炉用棕刚玉砖的检测理化指标包括Al:0,含量、常温耐压强度、显气孔率、体积密度、荷重软化开始温度、 热导率、耐碱度、铁水熔蚀指数、渣熔蚀、重烧线变化率、抗热震性等。对于常温耐压强度,有些用户甚至要求大于120 MPa,如此指标要求,既是苛求,也不严谨;因为每一种检测方法,只是一种相对单一的试验环境对某一性能的测定。就高炉而言,炉缸内承受的环境包括碱侵蚀、渣、铁侵蚀综合在一起,并非一种特定条件可以因应。从近年武钢对高炉破损调查的结果分析,炉缸用棕刚玉砖主要存在环形裂缝,部分被侵蚀,砖内被zn渗透反应,局部K、Na的侵蚀也较严重。根据这些结论,看不出苛刻要求砖的常温耐压强度指标的合理性。
从使用长寿的角度出发,应该先结合耐火材料的生产工艺,确定耐火原料的种类和品级,生产出制品,然后重点分析产品与使用相关的特定性能。要确保产品的性能,必须以优质优价为前提,才可能保证生产商选择合适的原料与合理的配比。近年来高炉事故频繁的重要原因之一就是低价中标导致的产品质量低劣的结果。
2 关键部位选择高档材料使得整体寿命达到均衡在钢铁工业的冶金炉窑中,使用部位不同,经受的环境不同,对耐火材料的要求也不同。如果不区别对待,可能局部的破损严重就可能导致整体的中修或大修。比如高炉主沟,侵蚀最严重的部位是渣线和挡渣坝的部位。早期的主沟浇注料只有一种牌号,其SiC含量(%)一般在11%~13%,3 200 m3高炉的主沟一次无修补通铁量在8万~10万t;而采用SiC含量(%)在20%~30%的渣线浇注料与铁线浇注料综合砌筑,一次浇注成型,配合预制成型的挡渣坝,3 200 m3高炉的主沟一次无修补通铁量可以提高到12万~18万t。又如球团回转窑用耐火材料,筒体部
分以窑头的磨损、冲击、剥落最严重,如果使用一种材料砌筑,可能窑头的寿命只有6—8个月,而简体其他部位的寿命达到2年,因此使用寿命最短的窑头部位需要更换,影响了整体使用效果。问题在于,钢铁用户并不关心耐火材料的砌筑过程和品质改进,相对比较关注的是成本和是否影响生产过程。从铁沟耐火材料来看,似(SiC)=97%~98%的碳化硅价格达5 700—6 600元/t,致密刚玉达5 000—5 500元/t,加上基质细粉的成本,高档次的铁沟浇注料成本可能在5 500—6 500元/t,因此只有在关键部位使用高档次材料,并配合在一般部位使用适宜的耐火材料,耐火材料生产商才有利可图。事实上,高炉主铁沟用耐火材料的技术进步正是吨铁承包的措施下技术进步的结果。大型球团回转窑目前的大修寿命一般在2年,如果实现吨球耐火材料消耗承包,窑头的浇注料才可能真正实现优质优价,耐火材料实现分部位综合砌筑与维护,达到3—5年的大修寿命是可能的。
耐火材料的技术发展过程中,曾经把高温烧成、高纯原料、高压成型作为一种技术发展方向,随着产品成本压力的增加,耐火材料生产厂家加大了对低档次原料、回收料的研究与利用。但从现场的角度看,严酷的使用条件必然对材料提出更高的要求,因此采用不同档次的材料综合砌筑、复合使用以达到均衡的最佳使用寿命,是耐火材料技术的追求方向。高温烧成、高纯原料、高压成型可以得到优异的产品性能,可以把它用到关键部位,综合成本仍然可以降低。比如滑板砖使用高温烧成的氧化锆内环就是一个典型例子,昂贵的氧化锆材料能抵挡钢水的冲刷破坏,而其他材料复合作为滑板本体材料,使用次数增加,综合成本下降。
3 不同档次材料应有相应的使用空间
随着耐火材料行业的利润空间越来越小,耐火材料生产商开始从原料角度出发寻求替代原料,尽可能降低成本。比较典型的案例是炼钢用的中间包涂料。中间包涂料的价格如果在1 800—2 000元/t,采用牌号为MT-2~MT-4的涂料标准,MgO含量(%)90%~97%的镁砂价格在950~l 700
元/t,生产有微利可图;如果降价到1500元/t或更低,就无利可图了。为此,不少厂家采用了价格仅仅在450~500元/t的镁橄榄石部分替代镁砂原料来生产镁橄榄石质涂料,使用效果也可满足要求。但如果按高的MgO含量标准考核,该产品就不合格了;如按涂料MT-1、MT-5的指标,镁橄榄石质涂料有可能满足组成要求。问题在于镁质涂料有可能影响某些钢种的质量,比如有研究口。表明:相对于镁质喷涂料和低碱度覆盖剂,用镁钙质喷涂料和高钙覆盖剂后,钢水中≥5斗m的夹杂物去除率由82.2%提高到83.4%,≥0.55岬的夹杂物去除率由79.1%提高到83.0%,可降低钢水全氧含量8%~14%,降低钢水全氮含量8%~16%。
应该鼓励不同的使用条件采用适宜的耐火材料,以扩大不同档次耐火材料的使用空间,使耐火材料业者得以生存发展。耐火材料技术的发展有一个循环往复的过程,比如白云石炉衬——碳质炉衬——无碳包衬的变化过程;钢铁工业也同样存在一些技术的反复,比如以前使用活性石灰进行炼钢造渣,现在为了降低炼钢成本,少用降温剂,部分钢厂采用加一定量的石灰石造渣也取得了成效。耐火材料业者只有及时跟踪用户的要求,有针对性地进行技术变革,才有可能以最低的成本满足用户的要求。
4 结语
从高炉的热风炉低蠕变高铝砖、陶瓷杯砖、碳砖的分析看,只有优质优价才有可能选择优质原料来保证产品的品质;低价中标导致产品质量低劣是近年来高炉事故频繁的主要原因。对于耐火材料业者,必须与钢铁用户沟通,以技术和产品的高性价比来保证高炉系统的长寿、稳定使用,以避免技术的倒退。对于诸如高炉出铁沟、回转窑等寿命不太长的高温设备,在关键部位使用优质材料,满足严酷的使用条件需要,通过采用不同档次的材料综合砌筑、复合使用达到均衡的最佳使用寿命。对于使用寿命短的产品,没有必要过分讲究性能指标,以满足使用要求即可。普遍性地压低耐火材料采购价格,使得劣质耐火材料流行,最终将损害钢铁行业的发展,引起耐火材料行业的倒退。按吨铁、吨钢、吨球计算耐火材料消耗从而给出适宜的耐火材料价格有利于耐火材料的技术进步,尤其是钢铁行业利润率普遍降低的条件下,耐火材料行业最终也必须通过提高技术含量,改变经营方式,通过款到付货、技术联保、微利经营,确保用户生产顺畅,最终达到互利共赢的效果。


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