炉窑总包中耐火材料设计与使用存

　　随着国内钢铁工业的发展，耐火材料行业的销售模式也在发生变化，耐火材料生产开始走向大规模集约经营专业化总包的方向有些观点认为，总包最能体现企业的生产保障能力技术创新能力和经营管理能力，它是实现盈利最大化的最佳途径面对耐火材料市场的多元化生产与经营模式的变化，国外跨国公司在高端产品领域占有优势，国内企业在中低端产品领域的竞争环境中求生存发展如何提升企业的核心竞争力，对于任何一个耐火材料企业都是非常重要的课题就总包而言:对于高炉系统，采用设计院总设计，耐火材料采购总承包的模式;对于转炉加热炉系统，也有耐火材料公司对炉衬设计砌筑产品制造和维护操作技术，采用一站式服务的总包销售模式;还有类似高炉铁沟炮泥的吨铁消耗总承包模式但近年来，在总包上也出现了一些问题:如高炉用耐火材料事故频繁，某些设计院采购低劣耐火材料使得用户厂家苦不堪言;一些厂家为了降低成本以获得最大利润，不得不进行应付性服务，维持生产;而钢铁企业在某些关键产品生产设备使用的耐火材料也存在诸多问题，总包单位束手无策，造成用户疲于奔命这些问题如何解决?依靠总包本身的模式(设计+材料+维护+全过程服务)并不一定能够解决问题在本文中，通过几个特例的分析，有针对性地讨论了不同设备用耐火材料在应用中存在的问题与解决方法，并就总包过程中需要关注的问题提出了不同的观点与建议。

1 总设计承包的前提是把握材料性能恰当选材

    对于高炉用耐火材料，比如高炉碳块热风炉砖，已有介绍，要想提高炉窑寿命，归根结底就是真材实料，保质保价，综合砌筑但对于设计院系统的总包而言，如何把握炉窑用耐火材料性能，根据用户的特点，设计适宜的材料，有的整个内衬的重质砖顶部出现抽签似的剥落和垮塌，而管的外形压缩变扁，似乎重质砖的性能不好;有的风管的径向是出现压缩性的变形，重质耐火砖与轻质耐火砖出现了较大的缝隙，上部大，底部很小新砌的风管即使在顶部，不同材质的保温砖与工作层衬砖间夹了牛皮纸作为膨胀缝隙。这种结构是否合理?对风管用耐火材料的性能进行了分析，原设计风管结构为3层保温砖加1层工作层衬砖，工作衬砖荷重软化温度为1488℃;保温层最外层为硅藻土砖，荷重软化温度为1002℃，1200℃后收缩变形很大;轻质黏土砖荷重软化温度1269℃，轻质高铝砖荷重软化温度为1334℃如果在1200～1250℃下的热风工况下，轻质保温砖变形下沉，风管工作衬的楔度就不足以支撑住风管的变形由于热风阀的设计部位不同，与热风炉连接部位附近的支管和主管在风阀开关过程中存在很大的冲击力，设计的耐火材料需要考虑现场的条件有些轻质保温砖的强度只有3～5MPa，材质与性能设计不当，就可能导致异常膨胀，补偿波纹管断裂甚至出现炉衬局部破坏或爆炸的危险。

　　对于设计院系统的总包单位而言，不一定能把握每个材料的性能特点与要求，在设计过程中多是按照设计规范和耐火材料一般要求进行，而忽视了对材料用后性能与破坏因素的调研;业主单位由于总包的因素也容易忽视改进的途径在总包单位与业主之间存在一个设计与实际使用分析后如何改进的盲区，设计单位很少重视耐火材料用后剖析，所以，在改进上难以准确把握耐火材料的使用特性就风管管系耐火材料而言，应该提高保温层的强度和荷重软化温度，如果风温超过1250℃，0.6应该在1300℃以上为好;而对轻质砖，强度也应该增加，不然在风阀开关过程中的冲击力下，轻质砖容易出现开裂或者粉化变形，从而引起整个管系炉衬的破坏。

2 总承包过程中应该加强相关材料的更新换代工作

    对于业主单位而言，它主要关心的是其主业的生产销售和利润，对于炉窑，它需要的多是稳定使用业主单位往往较少有懂耐火材料的，这就需要承包单位在了解用户炉窑特性的同时，还要了解耐火材料的更新换代过程，及时选择性能更优的材料，以利于炉窑的长寿运行，节能降耗图2示出了某生产活性石灰的回转窑的几种结构形式图2(a)是重质工作衬砖+硅酸铝纤维保温毡，此种结构的炉窑其烧成带耐火砖平均使用寿命不到8个月，炉壳表面温度达到320～350℃，散热超过规范(280℃)图2(b)是重质与轻质复合于一体的工作衬砖，此种结构的回转窑烧成带筒体外表面温度(260～270℃)稳定，减少了筒体散热损失，使用寿命达到24个月，设备运行稳定岩棉为柔性材料，密度低，采用砖+岩棉的工艺，需要采用特定的砖型才能对岩棉进行固定窑内衬耐火砖层厚度大，质量大，岩棉保温层没有强度，夹在耐火砖与炉壳之间，会使耐火砖无法有效地固定在炉壳上，容易造成耐火砖的损坏重质与轻质复合于一体的工作衬砖使用效果好，保温效果有所降低，因为保温层太轻容易断裂图2(c)为采用复合反射绝热板的砌筑结构复合反射绝热板基体为硬质纤维绝热板，具有一定的强度和较高的韧性，可以沿炉壳内壁弯曲而不断裂隔热保温能力与岩棉板相当，但密度更高，厚度更小(＜0.5cm)，热导率为0.05（热面温度600±10℃);在基体表面覆盖有铝箔反射层，可以更有效地降低辐射传热采用复合反射绝热板，不仅能起到保温隔热的效果，还能使内衬砖层与炉壳结合得更紧密，提高内衬砖与炉壳在旋转运行中的稳定结合性和内衬的整体寿命。回转窑烧成带内衬砖的更换中试验性粘结复合反射绝热板，生产后用红外温度测量仪测量窑筒外壳温度，与复合砖比较温度下降50℃左右，复合反射绝热板使用效果良好，可连续使用12个月以上就石灰回转窑而言，业主单位不一定有耐火材料专业的人才，因此，炉衬材料的使用和改进需要总包单位的推动保温材料技术的变化，可以带动炉窑的长寿技术发展与节能降耗的水平，尤其是可以减少炉窑温度的局部热点，提高安全保障从这个角度出发，河南耐火材料生产厂家在进行材料的更新换代过程中，也需要以点到面，与总包单位合作，做好新材料的推广工作。

3 需要根据业主产品的工艺特征改进炉窑耐火材料的设计

    对总包和设计单位而言，其依据的是基本的设计规范及手册或产品说明书上标注的耐火材料性能;总包的目的是更好地为用户服务，使得用户生产更顺畅但从实际生产看，设计院系统的总包单位往往缺乏耐火材料专业的人才，只懂得炉窑的结构设计，忽视耐火材料的使用性能，容易导致炉窑使用中的很多问题无法解决以热轧加热炉为例，普通钢材的最高加热温度约1200℃，因此，选择的耐火材料的性能一般按照这个温度来选择但是对于要求比较特殊的钢种，最高加热温度可能达到1300～1400℃，这样耐火材料的性能就发生了根本的变化如果以常规材料设计的炉窑加热特殊的钢材，就容易造成生产的问题，比如粘渣氧化炉墙变形梁与立柱的变形，步进梁与立柱粘渣，炉底化渣排渣不畅导致不得不停炉清渣，进而影响生产;炉墙因为高温性能的变化出现开裂与外壳钢结构的变形情况，会危及设备安全运行但从与设计总包单位的交换意见看，它们并没有注意到特殊要求的炉窑所需要炉衬材料的特殊性能要求就最高加热温度在1300～1400℃的炉窑而言，在检修过程中，分析了所用炉衬材料的特殊。

　事实上，总包设计单位并不清楚这些性能的变化，它们一般关注的比如耐压强度抗折强度体积密度高温烧后线变化率等，材料烧后的线变化率并不大，但荷重软化温度低，则炉衬容易粘渣因此，总包设计单位需要根据业主产品的工艺特征改进炉窑耐火材料的设计;否则，只需耐火材料生产商提供材料，炉窑砌筑单位施工就可以完成设计单位雷同的工作，不能适用于业主要求的设计与总包，最终会被业主抛弃另外值得一提的是，承包单位往往为了降低采购成本，扩大利益空间，采用一些低价的常规性能的材料而低价材料的特殊性能往往无法保证，最终影响设备的寿命和效率，也影响业主的利益。

4 结语

    耐火材料行业进入了一个高产能而微利的时期，过度竞争的结果必然导致业界的重新调整总包经营是一个趋势，但对于总包的设计院或者公司来讲，必须根据用户的工艺设备特点，把握耐火材料的性能特点，跟踪耐火产品的更新换代状况，做好为业主的服务工作尤其是在钢铁水泥玻璃陶瓷等诸多产能过剩的行业，必须针对每个具体设备的特点，特别是盈利产品所需的装备情况，设计和使用长寿低耗节能的炉衬材料，才有可能达到互利共赢的目标总包单位和业主为了利润空间，一味压低耐火材料价格的做法，最终无法保证材料的性能，也无法保证工程的质量，最终也影响业主的利益，危害整个行业的健康稳定发展。