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?zhí)锢蠋熃榻B一下目前我國鋼包用耐火材料使用的現(xiàn)狀，目前鋼鐵技術(shù)的發(fā)展，對鋼包用耐火材料有哪些新的要求？
第一個方面，談談現(xiàn)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(jù)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(jīng)過一個冷修更換渣線與熔池材料相匹配。根據(jù)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?jīng)Q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(xiàn)狀。
第二個方面，隨著鋼鐵技術(shù)的發(fā)展，對鋼包用耐火材料有新的要求。
現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量達到了平衡階段，鋼產(chǎn)量不大可能再大幅度增加。鋼鐵行業(yè)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(xù)下去。這樣鋼鐵企業(yè)為了生存和發(fā)展，被迫進入降本增效，節(jié)能環(huán)保，開發(fā)高新產(chǎn)品新階段。市場競爭和國家的政策迫使鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，即由資源消耗和投資拉動型轉(zhuǎn)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(yè)的上游――耐火材料行業(yè)面臨著巨大的壓力。必須適應和促進鋼鐵企業(yè)的發(fā)展，在用戶發(fā)展的過程中求得生存和發(fā)展。這樣就要做到下列幾個方面：
1）適應鋼鐵企業(yè)降本增效的需要。鋼鐵企業(yè)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(shù)要效益，通過技術(shù)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(jié)省2/3的耐火材料這塊蛋糕應該為耐火材料行業(yè)和用戶鋼鐵行業(yè)帶來不小的效益，特別是對有實力的耐火材料企業(yè)是一個機遇。鋼鐵企業(yè)降本增效壓力很大，鋼鐵企業(yè)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(jīng)濟轉(zhuǎn)型是何等不容易。我們國家的鋼鐵企業(yè)浪費了2/3的耐火材料，用戶不浪費，加強使用技術(shù)的實施，在鋼鐵企業(yè)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(zhuǎn)這一浪費局面是非常難的。鋼廠習慣了浪費，不習慣節(jié)約。這是我們國家鋼鐵冶金行業(yè)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(fā)達國家鋼鐵企業(yè)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(jié)能減排這方面對耐火材料和鋼鐵企業(yè)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(yè)，不能只喊口號，要落實到實處，否則將長期難以完成經(jīng)濟轉(zhuǎn)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(yè)也要高30%，如果通過節(jié)能技術(shù)達到日本水平，并付諸實施，我國鋼鐵企業(yè)將節(jié)約200~250kg標準煤/噸鋼。這產(chǎn)生的效益將足以改變鋼鐵冶金企業(yè)的微利和虧損局面，可是為什么鋼鐵企業(yè)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(jié)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(shù)的推廣應用會受到某些既得利益者以及某些關(guān)系的阻遏，生產(chǎn)關(guān)系阻遏生產(chǎn)力的發(fā)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(yè)基本上廢棄了?？墒抢盟梢园l(fā)電，為何推廣就這么慢呢？還有蓄熱換熱技術(shù)，我們推廣也有待加強。
鋼包節(jié)能方面，還有鋼包加蓋和蓄熱鋼包加熱。實際上鋼包內(nèi)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(yè)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(fā)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(zhì)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(fā)和應用都需要做大量的工作。
關(guān)于節(jié)能材料的開發(fā)，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(fā)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(yè)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(huán)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(chǎn)礦棉，就需要相應優(yōu)質(zhì)的窯爐耐火材料。固體廢棄物中有相當?shù)挠煤竽突鸩牧?。這些可以完全資源化，并且可以作為優(yōu)質(zhì)耐火材料和冶金輔料的原料。
鋼鐵企業(yè)減少了熱量、固體廢棄物和CO2排放也就是為環(huán)保做出了貢獻。熱量的轉(zhuǎn)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(fā)高新產(chǎn)品。鋼鐵冶金企業(yè)要實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型，必須適應市場發(fā)展的需要，提高產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)新的產(chǎn)品。耐火材料應該適應和促進鋼鐵企業(yè)的這種發(fā)展趨勢。有代表性的舉幾個例子。
a)為了節(jié)能和降低成本，鋼鐵行業(yè)發(fā)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(jié)約了能源。這樣顯著降低了成本和提高了經(jīng)濟效益，也減少了投資。這方面寶鋼已經(jīng)研究了十幾年，現(xiàn)在已經(jīng)建成了年產(chǎn)50萬噸的生產(chǎn)線，國外技術(shù)也已經(jīng)非常成熟。對于磁性材料的薄帶連鑄，我們國內(nèi)已經(jīng)建立了很多條生產(chǎn)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(cè)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(fā)展，能做出好的性價比的材料，就能促進該項技術(shù)的發(fā)展。
b)為了滿足市場需要，高質(zhì)量和性價比的產(chǎn)品是發(fā)展趨勢。比如我國建筑鋼材強度多為300MPa級別的鋼筋，它的發(fā)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(chǎn)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(zhì)、高純的鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料就會得到更大發(fā)展。
c)一些特殊鋼的生產(chǎn)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(chǎn)，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?？傊?，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(fā)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(shù)優(yōu)勢，還有哪些方面需要我們改進？
關(guān)于優(yōu)勢，我們有人才優(yōu)勢。我國耐火材料行業(yè)在世界上是最大的耐火材料行業(yè)。人才多集中在中國。有些大學有這種專業(yè)和專門研究機構(gòu)，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(yōu)勢。
總體耐火材料技術(shù)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(zhì)量也達到了相當水準。在某些產(chǎn)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(guān)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(chǎn)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(chǎn)權(quán)的保護，和提升技術(shù)價值是迫在眉睫的事情。在我國冶金用耐火材料行業(yè)，特別是前些年，在技術(shù)、營銷、生產(chǎn)和管理幾方面相比較，營銷是第一位的。只要關(guān)系好，能夠賣出去，什么技術(shù)、生產(chǎn)管理的科學化就不重要。用不好，可以用關(guān)系理順過關(guān)。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(guān)系阻遏了科學技術(shù)這個第一生產(chǎn)力的發(fā)展的主要原因。不是中國人沒有能力做出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和新的產(chǎn)品，而是關(guān)系阻遏了新產(chǎn)品的開發(fā)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(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不足的主要原因；
4)我國耐火材料生產(chǎn)設備水平較低，經(jīng)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(jié)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(jié)合起來。把實際應用條件與研發(fā)相結(jié)合。這方面需要提高；
6)我們國家冶金耐火材料應用技術(shù)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(xiàn)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?zhí)锢蠋熃榻B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(yè)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(xiàn)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(shù)含量不足。主要表現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量嚴重下降。因此雖然再利用了，導致再生產(chǎn)品的質(zhì)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(jīng)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(shù)十萬噸再生產(chǎn)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(xiàn)象。
實際上所有的耐火材料都可以再生利用。關(guān)鍵是使用量和對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。應該施加更高的技術(shù)，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(lián)合。從用戶耐火材料拆除、分類存放、分類處理和使用有機結(jié)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(chǎn)MT-18A、MT-14A、MT-10A的產(chǎn)品，各項指標達到了目前用新原料生產(chǎn)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(jīng)做到，并且大量產(chǎn)品經(jīng)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(shù)水平，可以做到全部利用，并且是復原，甚至優(yōu)于原始磚的水平。不過，像低質(zhì)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?nèi)阅茉偕鷥?yōu)質(zhì)的冶金輔料。因此，廢舊耐火材料的再生在技術(shù)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(shù)沒有掌握全面，規(guī)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(jīng)過深加工處理的這些材料，將導致再生產(chǎn)品的質(zhì)量顯著下降，可能造成得不償失的結(jié)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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