耐火材料在钢铁冶金中应用绪论--游杰刚

1、辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用1耐火材料在钢铁冶金中的应用耐火材料在钢铁冶金中的应用高温材料与镁资源工程学院高温材料与镁资源工程学院游杰刚游杰刚辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用2主要内容主要内容l耐火材料概要耐火材料概要 1.1、耐火材料与高温工业的关系、耐火材料与高温工业的关系 1.2、耐火原料、耐火原料l钢铁冶金用耐火材料钢铁冶金用耐火材料 2.1、耐火材料在炼铁系统中的应用、耐火材料在炼铁系统中的应用 2.2、耐火材料在炼钢中的应用、耐火材料在炼钢中的应用 2.3、耐火材料在炉外精炼中的

2、应用、耐火材料在炉外精炼中的应用 2.4、耐火材料在连铸中的应用、耐火材料在连铸中的应用辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用31.1、耐火材料与高温工业、耐火材料与高温工业 1.1.1耐火材料的现状耐火材料的现状 1.1.2高温工业对耐火材料的要求高温工业对耐火材料的要求 1.1.3节能环保和可持续发展战略对耐火材料节能环保和可持续发展战略对耐火材料工业的新要求工业的新要求 1.1.4我国耐火材料工业技术发展空间和方向我国耐火材料工业技术发展空间和方向 1.1.5耐火材料主要研究领域和内容耐火材料主要研究领域和内容辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材

3、料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用4l 耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子和国防等基础工业领域的重要基础材料，环保、电子和国防等基础工业领域的重要基础材料，是高温工业热工设备不可或缺的重要支撑材料。是高温工业热工设备不可或缺的重要支撑材料。l 以以2011年为例：年为例：全国的钢产量为全国的钢产量为7亿吨，约全球粗钢总量的亿吨，约全球粗钢总量的50%。全国水泥产量亿吨和平板玻璃的产量也是世界第一。全国水泥产量亿吨和平板玻璃的产量也是世界第一。l 高温工业的迅猛发展，有力的推动了我国耐火材料高温工业的迅猛发展，有力的推

4、动了我国耐火材料科技和工业的发展。科技和工业的发展。1.1.1、耐火材料现状、耐火材料现状辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用51.1.1、耐火材料现状、耐火材料现状l 对全国对全国30各省市自治区各省市自治区1505家耐火材料统计：全年耐火原材家耐火材料统计：全年耐火原材料产量为料产量为3243.65万吨，同比增长万吨，同比增长30.94%；l 改革开放改革开放30年来，我国的耐火材料工业和钢铁工业都取得了年来，我国的耐火材料工业和钢铁工业都取得了巨大的成就。耐火材料和钢铁的产量以连续十多年跃居世界巨大的成就。耐火材料和钢铁的产量以连续十多年跃居

5、世界第一位。第一位。l 那么是不是我国的耐火材料工业就居世界第一呢？那么是不是我国的耐火材料工业就居世界第一呢？ l 答案是大而不强。为什么？答案是大而不强。为什么？ 我国耐火材料的吨钢消耗要远远高于发达国家的水平。我国耐火材料的吨钢消耗要远远高于发达国家的水平。 关键工艺需要的高性能或功能耐火材料仍然需要进口。关键工艺需要的高性能或功能耐火材料仍然需要进口。 自主创新意识不强。自主创新意识不强。 环境的破坏日趋严重，对资源的综合利用不足。环境的破坏日趋严重，对资源的综合利用不足。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用61.1.2高温工业对耐火材料的

6、要求高温工业对耐火材料的要求1、钢铁工业对耐火材料的要求：、钢铁工业对耐火材料的要求：l 钢铁工业的发展方向：钢铁工业的发展方向： 高效、低成本洁净钢生产技术集成，优化产品结构，生产洁高效、低成本洁净钢生产技术集成，优化产品结构，生产洁净钢、纯净钢高附加值产品；净钢、纯净钢高附加值产品； 融融还原炼铁融融还原炼铁-精炼精炼-近终型连铸紧凑型钢铁流程；近终型连铸紧凑型钢铁流程； 减少对资源的消耗和对环境的负面影响。减少对资源的消耗和对环境的负面影响。l 钢铁工业重点发展的技术是：钢铁工业重点发展的技术是： 高炉长寿技术；高炉长寿技术； 熔融还原制铁技术；熔融还原制铁技术； 快速吹氧强化冶炼技术；

7、快速吹氧强化冶炼技术； 炉外精炼技术；炉外精炼技术； 中厚板坯高效连铸技术；中厚板坯高效连铸技术； 近终型连铸（薄板坯连铸和薄带连铸）技术。近终型连铸（薄板坯连铸和薄带连铸）技术。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用7l 耐火材料的要求：耐火材料的要求：高品质、长寿命、多功能、对钢液无污染或低污染高品质、长寿命、多功能、对钢液无污染或低污染的新一代耐火材料的开发。的新一代耐火材料的开发。具体为：具体为：镁钙砖的开发；镁钙砖的开发；低碳镁碳砖的开发；低碳镁碳砖的开发；无铬精炼材料的开发；无铬精炼材料的开发；近终型连铸浸入式水口的开发。近终型连铸浸入式

8、水口的开发。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用81.1.2高温工业对耐火材料的要求高温工业对耐火材料的要求2、有色冶金对耐火材料的要求有色冶金对耐火材料的要求l 有色冶金发展的趋势：有色冶金发展的趋势： 不断采用新工艺、新技术及更新窑炉设备，强不断采用新工艺、新技术及更新窑炉设备，强化冶炼操作，提高生产率。化冶炼操作，提高生产率。l 对耐火材料的要求：对耐火材料的要求： 抗高温、耐侵蚀、环保和节能。抗高温、耐侵蚀、环保和节能。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用91.1.3节能环保和可持续发展战略对耐

9、火节能环保和可持续发展战略对耐火材料工业的新要求材料工业的新要求l 我国目前耐火材料行业的现状是：产业集中度低、规模小、我国目前耐火材料行业的现状是：产业集中度低、规模小、自主创新的能力不高，产品技术含量低、大多数为消耗资源自主创新的能力不高，产品技术含量低、大多数为消耗资源的低档产品或出口原料的粗加工产品。同时大量的用后耐火的低档产品或出口原料的粗加工产品。同时大量的用后耐火材料没有得到很好的回收利用。材料没有得到很好的回收利用。l 要求：坚持科学发展观和可持续发展战略，做好资源的中长要求：坚持科学发展观和可持续发展战略，做好资源的中长期规划和利用，加强原料的高附加值研究工作，提高资源和期规

10、划和利用，加强原料的高附加值研究工作，提高资源和能源的利用水平，重视用后耐火材料的再生利用工作，摆脱能源的利用水平，重视用后耐火材料的再生利用工作，摆脱高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率的传统高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率的传统模式。模式。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用101.1.4我国耐火材料工业技术发展空间和方我国耐火材料工业技术发展空间和方向向l 耐火材料的发展方向：耐火材料的发展方向： 以基础研究和应用基础研究带动原始创新，逐步实现以剖析、以基础研究和应用基础研究带动原始创新，逐步实现以剖析、跟踪为主到原始

11、创新为主的创新战略，实现技术的跨越式发跟踪为主到原始创新为主的创新战略，实现技术的跨越式发展。展。 重点围绕高温工业发展急需的关键耐火材料进行持续开发和重点围绕高温工业发展急需的关键耐火材料进行持续开发和研究，优先满足高温工业关键耐火材料的发展。研究，优先满足高温工业关键耐火材料的发展。 加强节能产品、高效功能化产品、环保型耐火材料的开发。加强节能产品、高效功能化产品、环保型耐火材料的开发。 大力开发低能耗和无能耗的生产新工艺。大力开发低能耗和无能耗的生产新工艺。 提高废弃耐火材料的利用率，坚持走可持续发展的道路。提高废弃耐火材料的利用率，坚持走可持续发展的道路。n 实施绿色制造方向的发展：既

12、遵循实施绿色制造方向的发展：既遵循“3R”原则：原则： Reduce减少消耗；减少消耗；Reuse重复使用；重复使用；Recycle回收再生回收再生。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用111.1.5耐火材料主要研究领域和内容耐火材料主要研究领域和内容l 1、高温工业新工艺新技术发展需要的耐火材料、高温工业新工艺新技术发展需要的耐火材料l 2、节能型耐火材料、节能型耐火材料l 3、环保和资源再生、环保和资源再生l 4、节能降耗先进设备、节能降耗先进设备l 5、耐火材料应用基础理论研究、耐火材料应用基础理论研究辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程

13、中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用121、高温工业新工艺新技术发展需要的、高温工业新工艺新技术发展需要的耐火材料耐火材料高炉长寿集成技术研究高炉长寿集成技术研究熔融还原炼铁用耐火材料熔融还原炼铁用耐火材料二次精炼用耐火材料和钢包长寿综合技术研究二次精炼用耐火材料和钢包长寿综合技术研究近终型连铸用高寿命功能耐火材料的研究近终型连铸用高寿命功能耐火材料的研究废弃耐火材料再生资源化研究废弃耐火材料再生资源化研究辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用132、节能型耐火材料、节能型耐火材料l 优质高性能不定形耐火材料优质高性能不定形耐火材料不定形耐火材

14、料具有节能、劳动生产效率高、不定形耐火材料具有节能、劳动生产效率高、施工方便、适用性强、安全性高等优点。施工方便、适用性强、安全性高等优点。国外发达国家的不定形耐火材料的使用量国外发达国家的不定形耐火材料的使用量50%，而我国仅为而我国仅为30%，因此我国不定形耐火材料的，因此我国不定形耐火材料的发展空间巨大。发展空间巨大。l 保温功能性耐火材料保温功能性耐火材料辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用143、环保和资源再生、环保和资源再生l 熔融炉用关键耐火材料的研究开发；熔融炉用关键耐火材料的研究开发；l 无铬、低铬及无碳、低碳等环保型耐火材料无铬

15、、低铬及无碳、低碳等环保型耐火材料的开发和应用；的开发和应用；l 用后耐火材料的回收、再利用成套技术的研用后耐火材料的回收、再利用成套技术的研究与开发。究与开发。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用154、节能降耗先进设备的研究与开发、节能降耗先进设备的研究与开发 今后我国耐火材料行业的设备应向机械化、今后我国耐火材料行业的设备应向机械化、自动化、智能化和降低能耗的方向发展。自动化、智能化和降低能耗的方向发展。目标：目标：l 尽量降低粉尘、废气的排放；尽量降低粉尘、废气的排放；l 开发节能型高温窑炉；开发节能型高温窑炉；辽宁科技大学镁质辽宁科技大学

16、镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用165、耐火材料应用基础理论研究、耐火材料应用基础理论研究l 基础研究是原始创新的基础，对新产品的开发具基础研究是原始创新的基础，对新产品的开发具有指导作用，对耐火材料领域的新技术、新工艺、有指导作用，对耐火材料领域的新技术、新工艺、新方法进行深入的研究将对耐火材料行业技术进新方法进行深入的研究将对耐火材料行业技术进步具有推动作用。步具有推动作用。l 主要内容：主要内容：研究耐火材料在高温使用过程中的行为；研究耐火材料在高温使用过程中的行为；开展耐火材料和钢液、熔渣作用过程的高温模拟开展耐火材料和钢液、熔渣作用过程的高温模拟试验及机理研究；

17、试验及机理研究；辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用17作作 业业l 请你谈谈耐火材料与钢铁工业的关系。请你谈谈耐火材料与钢铁工业的关系。l 耐火材料的发展趋势如何？耐火材料的发展趋势如何？辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用181 耐火材料生产行业的发展概况耐火材料生产行业的发展概况 世界范围内耐火材料概况世界范围内耐火材料概况 欧洲引领耐火材料的发展：欧洲引领耐火材料的发展：奥镁公司（奥镁公司（RHI年销售额约年销售额约130亿人民币）、圣哥班、威苏威、雷法均为总部在欧洲的跨亿人民币）、圣哥班、威苏

18、威、雷法均为总部在欧洲的跨国公司。国公司。 美洲（北美和南美）：美洲（北美和南美）：美国耐火材料产业受制于环境、发美国耐火材料产业受制于环境、发展前景不被看好、南美主要是巴西发展势头很好。展前景不被看好、南美主要是巴西发展势头很好。 非洲：非洲：耐火材料未进入真正的发展时期耐火材料未进入真正的发展时期 亚洲主要是中国和日本：亚洲主要是中国和日本：日本是一个岛国、耐火材料产业日本是一个岛国、耐火材料产业受制于资源、其基本理念是低端产品放弃、只保留高端产受制于资源、其基本理念是低端产品放弃、只保留高端产品。品。 原因原因: 从技术角度分析：其固有的文化背景、其思维方式从技术角度分析：其固有的文化背

19、景、其思维方式; 从世界范围地域来看：欧洲流派与亚洲流派（具体为欧洲从世界范围地域来看：欧洲流派与亚洲流派（具体为欧洲以德国为代表、亚洲以日本为代表）以德国为代表、亚洲以日本为代表）辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用191耐火材料生产行业的发展概况耐火材料生产行业的发展概况 欧洲：欧洲： 奥地利奥镁公司总部奥地利奥镁公司总部 德国雷法公司德国雷法公司 法国圣哥班法国圣哥班 LWB 威斯维公司威斯维公司 英国摩根公司英国摩根公司 欧洲耐火材料中心在老欧洲、不在新欧洲（东欧、欧洲耐火材料中心在老欧洲、不在新欧洲（东欧、前苏联均不占优势。？）前苏联均不

20、占优势。？）辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用20RHI经营业绩经营业绩 销售收入：销售收入：2005年年 119940万欧元万欧元 2006年年 133580万欧元（增万欧元（增11.4%） 总利润：总利润： 2005年年 9730万欧元万欧元 2006年年 15790万欧元万欧元 2010年年: 销售收入：销售收入： 20亿欧元亿欧元 辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用21LWB LWB耐火材料公司已经售给耐火材料公司已经售给Rhone Capital有限公有限公司。司。 Rhone Capit

21、al是一家在伦敦、巴黎和纽约都是一家在伦敦、巴黎和纽约都有办事处的合资公司，同时，它还拥有有办事处的合资公司，同时，它还拥有Almatis特特种氧化铝厂。种氧化铝厂。 LWB耐火材料公司成立于耐火材料公司成立于2000年，它是由年，它是由Lhoist集团、集团、 Wulfrath耐火材料公司、耐火材料公司、 Baker耐火材料耐火材料组成。公司年营业额组成。公司年营业额4亿欧元。亿欧元。 LWB在欧洲的白在欧洲的白云石生产能力为云石生产能力为26-28万吨，其白云石原料主要来万吨，其白云石原料主要来自位于比利时的自位于比利时的Lhoist生产厂和德国的生产厂。生产厂和德国的生产厂。辽宁科技大学

22、镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用221耐火材料生产行业的发展概况耐火材料生产行业的发展概况 北美耐火材料公司在上世纪末期绝大多数北美耐火材料公司在上世纪末期绝大多数被欧洲公司收购被欧洲公司收购 北美耐火材料呈萎缩势态：产业结构？环北美耐火材料呈萎缩势态：产业结构？环保？保？ 南美洲：南美洲： 巴西实力最强、其碱性耐火材巴西实力最强、其碱性耐火材料尤其是镁铝尖晶石砖特点鲜明料尤其是镁铝尖晶石砖特点鲜明;其它国家其它国家不是很强不是很强 巴西、阿根廷钢铁冶金、智利铜冶金巴西、阿根廷钢铁冶金、智利铜冶金辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火

23、材料在钢铁冶金中的应用231耐火材料生产行业的发展概况耐火材料生产行业的发展概况 亚洲：亚洲： 日本耐火材料曾经是亚洲最强大、中国日本耐火材料曾经是亚洲最强大、中国宝钢建设所用耐火材料均从日本进口。日本品宝钢建设所用耐火材料均从日本进口。日本品川、黑崎、播磨、东京窑业、东芝陶瓷、川崎川、黑崎、播磨、东京窑业、东芝陶瓷、川崎炉材炉材 钢铁公司拥有耐火材料公司的股份：新日铁的钢铁公司拥有耐火材料公司的股份：新日铁的耐火材料由黑琦、播磨提供；日本钢管由品川耐火材料由黑琦、播磨提供；日本钢管由品川提供；另外有一些独立的耐火材料供应商。提供；另外有一些独立的耐火材料供应商。 耐火材料公司直接在钢厂有自己

24、的办公室，为耐火材料公司直接在钢厂有自己的办公室，为客户提供全套的工程服务。客户提供全套的工程服务。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用24印印 度度 OCL India Ltd 营业额营业额 2005年年16.5亿卢比（约合人民币亿卢比（约合人民币2.9亿元）亿元） 2006年年21.6亿卢比（约合人民币亿卢比（约合人民币3.8亿元）亿元） Tata Refractories Ltd 营业额营业额 2005年年 40亿卢比（约合人民币亿卢比（约合人民币7.0亿元）亿元） 2006年年 45.5亿卢比（约合人民币亿卢比（约合人民币8.0亿元）亿元）

25、辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用251耐火材料生产行业的发展概况耐火材料生产行业的发展概况(总结总结) 欧洲引领世界耐火材料发展欧洲引领世界耐火材料发展 北美耐火材料发展呈萎缩势态北美耐火材料发展呈萎缩势态 非洲尚未真正进入快速发展时期非洲尚未真正进入快速发展时期 南美以巴西为代表、品质与数量均未形成南美以巴西为代表、品质与数量均未形成主流主流 亚洲尤其是中国正在成为世界范围的耐火亚洲尤其是中国正在成为世界范围的耐火材料制造研发中心材料制造研发中心辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用261.2中国的

26、耐火材料工业现状：中国的耐火材料工业现状：a 二十世纪八十年代以前、几乎全部是国有企业生二十世纪八十年代以前、几乎全部是国有企业生产耐火材料；产耐火材料；b 现在绝大多数为私有企业、股份制企业、中外合现在绝大多数为私有企业、股份制企业、中外合资及外资独资企业；其中世界上所有的大型耐火材资及外资独资企业；其中世界上所有的大型耐火材料企业均在中国建立了合资或独资公司（如料企业均在中国建立了合资或独资公司（如RHI、SAINT GOBAN、VESUVIUS、MINTEQ、MORGAN、LWB、日本的黑崎播磨、品川、朝鲜、日本的黑崎播磨、品川、朝鲜耐火等耐火等)。c 中国正在成为一个世界的耐火材料加工

27、厂中国正在成为一个世界的耐火材料加工厂d 耐火材料生产企业至少耐火材料生产企业至少1500家以上家以上辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用27中国的耐火材料工业现状：中国的耐火材料工业现状： 2006年年 全国耐材总产量：全国耐材总产量：3243万吨万吨 同比增长同比增长 31% 销售收入：销售收入：792亿元亿元 同比增长同比增长 31.5% 实现利润：实现利润：53亿元亿元 同比增长同比增长 33%辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用281 中国耐火材料生产行业的发展概况中国耐火材料生产行业的发展概

28、况 中国钢铁企业正走向集团化：耐火材料中国钢铁企业正走向集团化：耐火材料供应也从单一品种的提供到整体承包转供应也从单一品种的提供到整体承包转变。变。 整体承包整体承包-（主要是对炼钢过程而言）（主要是对炼钢过程而言）企业必须具有核心技术、具体应该在企业必须具有核心技术、具体应该在“连铸三大件连铸三大件”、透气砖、滑板（包括、透气砖、滑板（包括滑板的机构）等功能材料上滑板的机构）等功能材料上 具有核心竞具有核心竞争力。争力。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用29中国耐火材料工业优势：中国耐火材料工业优势：(1) 原料优势（资源优势）：耐火材料主要原

29、料原料优势（资源优势）：耐火材料主要原料 矾矾土（土（Al2O3-SiO2系）、菱镁矿（系）、菱镁矿（MgCO3）、石墨（）、石墨（C）等中国储量丰富。其中菱镁矿（等中国储量丰富。其中菱镁矿（MgCO3）的储量占）的储量占世界第一位。矾土（世界第一位。矾土（Al2O3-SiO2系）储量大国为中国、系）储量大国为中国、巴西和圭那亚等。巴西和圭那亚等。(2) 产量、产业规模和技术人员团队位居世界第一。产量、产业规模和技术人员团队位居世界第一。辽宁科技大学镁质辽宁科技大学镁质材料工程中心材料工程中心耐火材料在钢铁冶金中的应用30中国耐火材料工业中国耐火材料工业 资源资源产品产品污染排放：以高开采、低利用、高污染排放：以高开采、低利用、高排放为特征。排放为特征。 资源浪费来实现经济的数量型增长资源浪费来实现经济的数量型增长 不符合科学发展观和持续发展战略不符合科学发展观和持续发展战略 资源优势资源优势(ric