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1 利用我国原料资源,研究开发有自己特色的新型原料
我国有丰富的耐火原料资源,如镁砂、矾土、石墨、三石、白云石等,并已研究开发出了一批优质合成原料,如矾土基尖晶石、矾土基电熔刚玉、镁白云石、锆刚玉莫来石等。但是还存在许多问题,主要有①质量不稳定,如矾土基电熔刚玉中炭未除尽,大型工程不能推广;②关键性能未解决,如CaO容易消化,石墨在水中难分散,Alon抗氧化性能差等。因此,需进一步深入研究,扩大推广,开拓新用途,并力争占领国际市场。同时根据耐火原料资源特点,需进一步研究开发具有我国资源特点的新型合成原料。
(1)耐火原料的均质优化研究,如提高矾土质量与优质矾土产业化研究,形成Al2O3 含量50%~905的优质矾土熟料系列;耐火原料改性研究,如研究提高矾土基电熔刚玉、矾土基尖晶石、锆刚玉莫来石等原料性能;耐火原料转型研究,如利用矾土原料,通过高温还原和氮化工艺,合成Sialon、Alon等非氧化物及其与氧化物的复合材料;微粉的制备与应用研究,如纳米级耐火粉体的开发与应用。
(2)耐火原料的表面工程研究,如改善镁白云石、白云石、石灰质原料抗水化性能及石墨等炭系材料对水的润湿性及分散性,推动含游离CaO和石墨耐火材料的不定形化。
2 冶金新技术用高技术耐火材料
冶金工业新技术发展和生产结构的优化对耐火材料不断提出新的要求,耐火材料不仅在品种、质量上要不断满足发展要求,还要在工艺优化与产品功能化方面深入研究,以提高耐火材料品种、质量档次,满足和推动冶金工业发展
(1)大型高炉和非高炉炼铁用特种耐火材料
①配合高炉长寿、高风温、高喷煤量技术发展,研究开发Sialon/Si3N4,结合的刚玉制品,微也、超微孔、石墨化、半石墨化碳砖,新型陶瓷杯、风口组合套砖等优质复合材料,用于高炉关键部位,使一代炉役寿命达到12~15年。
②直接还原、熔融还原新技术用耐火材料的研究和选村,如高性能Al2O3--SiC--C、MgO--C砖、砖和各种非SiC氧化物结合的SiC砖等。
(2)连铸新技术用功能耐火材料
①连铸用高效长寿命浸入式水口、长水口、整体塞棒的开发,重点是渣线部位用的材料;适应超低碳Al镇静钢等使用的低碳长水口、浸入式水口;研究开发薄板坯连铸连轧用高性能Al2O3 --C/ZrO2 --CaO--C复合、O'--Sialon-ZrO2 --石墨异型浸入式水口。
②高锰钢、高氧钢、钙处理钢等钢种用氧化物-非氧化物复合滑板、氧化锆质滑板、碱性滑板、镶嵌式滑板等。
③开发铝镁质、非氧化物结合刚玉质长寿命钢包透气塞。采用特殊氧化铝骨料及非氧化物来优化材料的显微结构,改善其抗热震性能。研究长寿命转炉复吹用供气元件,满足溅渣护炉转炉复吹技术发展。
④开发适应不同钢种的高效连铸保护渣,包括高拉速连铸用保护渣、薄板坯连铸用保护渣、特种功能保护渣等。
(3)电炉炼钢、炉外精炼和洁净钢冶炼钢冶炼用优质耐火材料
①研究、开发超高功率电炉炉底吹氩搅拌用供气元件,直流电炉用炉底长寿命导电材料,进一步稳定和提高电炉炼钢用耐火材料质量。
②研究开发高质量、价格适宜的MgO--(ZrO2)--C、MgO--CaO、Al2O3系制品和浇注料,满足RH、LF、LV/VD、VOD等为代表的炉外精炼技术发展的需要。
③配合洁净冶炼,研究钢包、中间包、结晶器用系列耐火材料品种,以长寿和降低耐火材料对钢液的污染并能吸附钢液中杂质为目标,研究开发大型钢包渣线用无炭碱性浇注料(高抗渗透性、高抗热泪盈眶震性)、长寿命中间包用含钙碱性耐火材料(包括挡渣墙、涂料、覆盖剂)等。
3 建材、轻工、环保等行业用优质耐火材料
建材、轻工、环保等行业用的耐火材料,要求有很好的抗热震性、抗蠕变性、搞侵蚀性等。研制这些新型的功能型材料,是十分必要的。
(1)大型下班窑及池窑、拉丝熔窑等新型窑炉用关键耐火材料,如高纯致密氧化铬砖、低发泡率致密锆英石及配套材料、AZS熔铸制品等。
(2)垃圾焚烧炉用耐火材料的开发与应用,如开发相应的垃圾焚烧设施用高效耐火材料,包括耐气、液体腐蚀、耐碱性蒸气侵蚀及抗渗透性强的系列浇注料;轻质、高隔热、多孔质耐火浇注料;锅炉水冷管壁用碳化硅系列压入料;用于燃烧室及下部的、金属及熔渣难附着的碳化硅定形材料;飞灰熔融炉用AL2O3--Cr2O3--ZrO2、MgO--Cr2O3--ZrO2、ZrO2质定形及不定形系列材料;研制开发无Cr2O3的高抗侵蚀性定形耐火材料。
(3)水煤浆气化炉、流化床锅炉用耐火材料,主要研究与Cr2O3--ZrO2系材料浇结相关的工艺条件,解决目前普遍存在的制品表面形成反应层的总是从工艺上解决使Cr2O3--ZrO2系材料在1600℃以下达到致密烧结的问题。
(4)电子陶瓷烧成用系列高性能陶瓷窑具,包括用于铁氧体等烧成用高纯莫来石系列窑具;IC基板,氧化铝陶瓷等烧成用高纯刚玉-莫来石系列窑具;半导体电子陶瓷烧成用高纯氧化锆质系列窑具;轻质高强氧化锆基复合氧化物系列如氧化锆增韧氧化铝或莫来石等高性能窑具等。
(5)铝电解槽用耐火材料,包括各种优质SiC砖和防渗材料等。
(6)水泥回转窑用无铬砖及高性能浇注料的开发。
(7)适用不同用途的涂料,如石墨电极用防氧化导电涂料、防氧化耐高温涂料、节能涂料等。
4 不定形耐火材料施工浇注料的开发
(1)开发新型高效不定形耐火材料用高密度、湿式喷射施工工艺及装备,以进一步减少成本、降低劳动强度、改善操作环境、节能降耗。
(2)含炭浇注料的开发研究,解决含炭浇注料的工艺问题,开发Al2O3-C、MgO-C等系列浇注料。
5 耐火材料应用基础理论研究
(1)计算机在耐火材料研究、使用上的应用。
(2)耐火材料物理化学性能与应用性能关系的评价,如钢包粘渣增重机理与耐火材料自修复技术基础研究。
(3)耐火材料无损检测方法的研究。
(4)纳米材料对耐火材料性能及结构的影响研究。
(5)氧化-非氧化物复合材料研究。
(6)金属材料-非金属材料复合材料研究。
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