一、研究新型耐火材料的意義

與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)能耗較高，鋼鐵生產(chǎn)噸鋼能耗比國(guó)際水平高出20%～40%，比日本高出320kg標(biāo)準(zhǔn)煤。由此可見，我國(guó)鋼鐵工業(yè)能耗高，節(jié)能降耗潛力巨大，所以，抓好節(jié)能降耗工作對(duì)提高我國(guó)鋼鐵工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

在最近20年間，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)的產(chǎn)量和品種都有很大發(fā)展。為適應(yīng)這一發(fā)展，經(jīng)過(guò)“七五”、“八五”和“九五”期間的建設(shè)，我國(guó)耐火材料不斷進(jìn)行品種與裝備的更新?lián)Q代，品種增加了十多個(gè)大類共一百多個(gè)牌號(hào)，改變了過(guò)去傳統(tǒng)的粘土、高鋁、硅質(zhì)、鎂質(zhì)制品為主的四大類品種結(jié)構(gòu)。根據(jù)鋼鐵工業(yè)在“十五”期間的發(fā)展重點(diǎn)，雖然鋼產(chǎn)量不會(huì)有大的增長(zhǎng)，但鋼鐵連鑄比及精煉比將繼續(xù)提高，設(shè)備繼續(xù)趨向大型化和現(xiàn)代化。鋼鐵工業(yè)發(fā)展的這些特征，促使耐火材料仍繼續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種，同時(shí)圍繞節(jié)能降耗，生產(chǎn)出一些具有特定功能的耐火材料。

二、新型耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)鋼鐵生產(chǎn)新工藝和新技術(shù)的推廣，以及節(jié)能降耗和環(huán)保方面的要求，都對(duì)新型耐火材料提出了更特殊的要求。從今后的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，新型的耐火材料將包括高性能的結(jié)構(gòu)型耐火材料和功能型兩大類耐火材料。

1、結(jié)構(gòu)型耐火材料:

結(jié)構(gòu)型耐火材料的總體發(fā)展趨勢(shì)將是高純度化、致密化、精密化、含碳耐火材料的普及化、氧化物和非氧化物材料的復(fù)合化和不定形化。特別是不定形耐火材料將在今后一段時(shí)期內(nèi)有較大的應(yīng)用市場(chǎng)，這是因?yàn)樗哂猩a(chǎn)周期短、節(jié)約能源、整體性好、適應(yīng)性強(qiáng)、綜合使用效果好等優(yōu)點(diǎn)。不定形耐火材料自身的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有以下幾方面。(1)材質(zhì)方面。近年來(lái)，不定形耐火材料的材質(zhì)正由中性、酸性氧化物材料向堿性氧化物材料和氧化物與非氧化物復(fù)合材料發(fā)展，由低純度向高純度發(fā)展，所用的原料則由以天然耐火原料為主向人工合成耐火原料發(fā)展;(2)結(jié)合方式。近年來(lái)，不定形耐火材料的結(jié)合方式循著水合結(jié)合→化學(xué)結(jié)合→水合結(jié)合+凝聚結(jié)合→聚合結(jié)合→凝聚結(jié)合的方向發(fā)展;(3)作業(yè)性能。近年來(lái)不定形耐火材料的作業(yè)性能循著由難觸變到易觸變?cè)俚綗o(wú)觸變(易流動(dòng))的方向發(fā)展。從流變學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，即從塑-彈性向粘-塑-彈性與粘-塑性的方向發(fā)展;(4)調(diào)合用水量。近年來(lái)不定形耐火材料調(diào)合用水量正由高水分向低水分及無(wú)水分方向發(fā)展。不定形耐火材料的研究方面取得的最為矚目的新技術(shù)突破包括：(1)自結(jié)合不定形耐火材料;(2)自燒結(jié)不定形耐火材料;(3)自流型不定形耐火材料。

以軋鋼加熱爐為例，我國(guó)加熱爐用耐火材料先后采用了普通粘土磚和高鋁磚、搗打料和可塑料、普通澆注料和高性能澆注料。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)耐火材料研究和生產(chǎn)單位對(duì)加熱爐用耐火材料進(jìn)行攻關(guān)，使加熱爐用耐火材料得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，我國(guó)加熱爐耐火材料的技術(shù)水平接近到世界先進(jìn)水平。目前，我國(guó)加熱爐用耐火材料正在向一個(gè)新時(shí)期--智能型快干澆注料和快干自流澆注料時(shí)期過(guò)渡。

2、功能型耐火材料

功能型耐火材料包括高性能隔熱耐火材料、高輻射率節(jié)能涂料、高導(dǎo)熱和高導(dǎo)電耐火材料、高性能快速蓄熱耐火材料等。

高性能隔熱耐火材料包括耐火纖維制品、超細(xì)微孔輕質(zhì)磚、輕質(zhì)不定形耐火材料等，這類材料具有很低的熱導(dǎo)率，砌筑爐墻時(shí)使用這類材料可以大幅度降低爐體的散熱和蓄熱損失，從而具有顯著的節(jié)能效果。

高輻射率節(jié)能涂料利用其熱輻射波段范圍內(nèi)的高輻射率(或高吸收率)，在爐膛內(nèi)側(cè)噴涂后，可以有效提高爐膛內(nèi)火焰和煙氣中輻射能的利用率，從而降低煙氣出爐溫度，減少排煙熱損失。

高導(dǎo)熱耐火材料用于高溫?zé)煔獾臒峤粨Q和余熱回收。當(dāng)燃?xì)鉁囟葹?300℃左右時(shí)，使用熱效率為60%的陶瓷熱交換器，可節(jié)省燃料約48%，而使用金屬熱交換器僅能節(jié)省燃料24%。高導(dǎo)熱率是對(duì)陶瓷熱交換器材料的起碼要求，碳化硅材料具有良好的機(jī)械性能和很高的導(dǎo)熱率，是目前廣泛使用的陶瓷熱交換器材料。

高導(dǎo)電耐火材料在直流電弧爐中有很廣泛的應(yīng)用。直流電弧爐的底電極有好幾種形式，其中ABB式底電極是由導(dǎo)電耐火材料構(gòu)成的，它要求MgOC材料構(gòu)成的導(dǎo)電耐火材料的電阻率越小越好，其比電阻一般為10-3～10-4·m，雖然電阻高于其它幾種由金屬構(gòu)成的底電極，但其可靠性好，維修方便，壽命很高。

高溫空氣燃料技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種全新的燃燒與極限余熱回收技術(shù)，該技術(shù)利用蓄熱室將煙氣中的余熱充分回收，并將 助燃空氣加熱到800～1000℃以上，而排煙溫度可降至130～150℃。耐火材料蓄熱體是蓄熱室的關(guān)鍵材料，它是蓄熱室的換熱介質(zhì)，它將爐內(nèi)煙氣的余熱吸收過(guò)來(lái)儲(chǔ)存，然后用儲(chǔ)存的熱量將空氣或燃料加熱，這樣，不僅提高了空氣和燃料的預(yù)熱溫度，降低了廢氣的排放溫度，節(jié)約能源，同時(shí)還大幅度減少了CO2和NOx的排放，有益于環(huán)境保護(hù)。

鑒于耐火材料蓄熱體的特殊使用條件，要求蓄熱體必須具備良好的蓄熱和放熱能力，同時(shí)，在頻繁的廢氣與空氣和燃料的換向作用下，蓄熱體承受著劇烈的熱沖擊，所以，蓄熱體還必須具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。目前被廣泛接受的高性能快速蓄熱耐火材料蓄熱體主要有如下三種形式：蜂窩體、蓄熱球和蓄熱管。在材質(zhì)上，蜂窩體主要有堇青石質(zhì)和莫來(lái)石質(zhì)，而蓄熱球和蓄熱管主要有高鋁質(zhì)和莫來(lái)石質(zhì)。