YBT 6334-2025 高炉用预挂渣皮浇注料标准立项发展报告

高炉用预挂渣皮浇注料标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CastablesforPre-coatedSlagCrustofBlastFurnace摘要关键词：高炉；预挂渣皮；浇注料；耐火材料；行业标准；炉衬维护；长寿化一、引言钢铁工业是国民经济的重要基础产业，也是实现"双碳"目标的关键领域。高炉作为炼铁生产的核心装备，其运行寿命和冶炼效率直接关系到钢铁企业的经济效益与节能减排水平。随着高炉大型化和高效化冶炼技术的快速发展，炉身中上部内衬的工作环境日趋苛刻——高温炉气冲刷、碱金属与锌蒸汽侵蚀、热震循环应力等多重损伤因素的耦合作用，使得传统耐火材料内衬的损毁速率显著加快。如何有效延长炉衬寿命、减少非计划停炉检修，已成为钢铁行业亟待解决的技术难题。预挂渣皮技术作为一项先进的炉衬维护技术，近年来在国内高炉上得到日益广泛的应用。其核心原理是利用专用浇注料在炉身内衬表面快速形成一层与炉料成分相近的"人造渣皮"，该渣皮层具有良好的隔热性能和抗侵蚀能力，能够替代原内衬承受高温炉气的热负荷和化学侵蚀，从而大幅减缓内衬的损毁速度。实践表明，采用预挂渣皮技术后，高炉炉身内衬寿命可延长30%~50%，吨铁耐材消耗显著降低。然而，由于缺乏统一的产品标准，预挂渣皮浇注料在化学成分、物理性能、施工性能等方面的技术指标要求不一致，不同厂家产品性能差异较大，给设计选型、招标采购和工程质量验收带来了诸多困难。在此背景下，制定《高炉用预挂渣皮浇注料》行业标准，统一产品的技术要求、试验方法和检验规则，对于规范市场秩序、保障工程质量、促进技术创新具有重要意义。本报告对该标准的立项背景、编制过程和主要技术内容进行全面阐述，以期为标准的实施应用和后续修订完善提供参考。二、标准编制背景与必要性（一）高炉长寿化对炉衬维护技术提出新要求随着炼铁技术的进步，高炉一代炉役寿命已从早期的8~10年逐步延长至15~20年。在这一进程中，炉身中上部内衬的维护成为制约长寿化的关键环节。该区域温度范围约600~1100℃，既承受着上升煤气流携带的炉料粉尘冲刷磨损，又面临碱金属（K₂O、Na₂O）和锌蒸汽的化学侵蚀。碱金属和锌蒸汽可渗透进入耐火材料内部，与基质中的SiO₂、Al₂O₃等组分反应生成低熔点化合物，导致材料结构疏松、强度下降，最终引起内衬剥落和开裂。传统的炉衬维护手段主要包括喷补造衬和压入修补。喷补造衬技术施工速度快，但修补层与原有内衬之间的结合强度有限，且喷补料在高温下的烧结收缩容易导致修补层开裂脱落。压入修补适用于局部孔洞和裂缝的填充，难以形成大面积的保护性覆盖层。预挂渣皮技术的出现为炉衬维护提供了一种全新的技术路径：通过向炉内喷吹专用浇注料，利用炉内高温环境使浇注料在炉墙表面快速烧结并与炉料一同形成稳定的渣皮层，该渣皮层具有自修复特性，即便局部脱落也可通过再次喷补快速恢复，实现了从"被动修补"到"主动防护"的技术升级。（二）预挂渣皮浇注料的技术特点预挂渣皮浇注料属于不定形耐火材料中的浇注料类别，但与传统高炉出铁沟浇注料、高炉陶瓷杯浇注料相比，具有鲜明的技术特征。首先，在材质设计上，预挂渣皮浇注料需兼顾两方面的性能需求：一是与高炉炉渣具有良好的化学亲和性，便于渣皮的快速挂附与稳定存在；二是自身须具备足够的耐火度和高温强度，以保证渣皮层在高温炉气冲刷下不轻易脱落。因此，其骨料和基质组成通常采用Al₂O₃-SiO₂系原料为基础，辅以适量的烧结助剂和结合剂进行性能调控。其次，在施工性能方面，预挂渣皮浇注料需要通过专用喷补设备进行湿式或半干式喷补施工，这就要求材料具有适宜的流动性、可泵送性和快速凝结特性，能够在倾斜的炉墙表面有效附着而不流淌。再次，在使用性能方面，材料需具备良好的热震稳定性和体积稳定性，以承受高炉开停炉和炉况波动引起的温度剧烈变化。（三）标准缺失制约行业发展尽管预挂渣皮浇注料已在多家钢铁企业得到成功应用，但标准制定工作明显滞后于技术发展和工程实践。通过调研发现，目前国内尚无针对预挂渣皮浇注料的统一产品标准。各生产企业在产品设计、质量控制、出厂检验等方面均参照各自的企业标准或借用其他浇注料标准，导致产品性能差异较大，技术指标参差不齐。标准缺失带来的问题主要体现在以下几个方面：一是设计选型缺乏依据。设计院和钢铁企业在进行高炉炉衬维护方案设计时，无法从标准层面获取统一的性能指标要求，难以对不同厂家产品进行科学比选。二是质量验收存在争议。由于缺乏权威的检验方法和判定标准，供需双方在产品质量认定上经常产生分歧，尤其当产品出现质量问题时，责任界定和理赔依据不足。三是市场秩序不规范。无统一标准约束，部分企业为追求低价中标而降低产品质量，出现"劣币驱逐良币"现象，损害了行业的整体技术水平和社会形象。四是国际贸易受影响。在国际耐火材料贸易中，缺乏与国际接轨的标准依据，不利于国产预挂渣皮浇注料参与国际市场竞争。三、国内外标准现状分析（一）国际标准与国外先进标准经系统查询ISO、ASTM、JIS等国际和国外标准化组织公开的标准信息，目前国际上尚未发布专门针对高炉预挂渣皮浇注料的专用产品标准。与预挂渣皮浇注料技术最为接近的标准类别为不定形耐火材料通用标准，如ISO1927系列（不定形耐火材料分类、取样和试验）等。但这些标准主要规定不定形耐火材料的通用分类方法和试验通则，不涉及预挂渣皮浇注料的专项技术要求，例如渣皮挂附性能、抗碱侵蚀性能等关键指标缺乏统一的试验和评价方法。日本作为耐火材料技术强国，在高炉用不定形耐火材料方面拥有较为成熟的技术积累，但其相关标准同样未单独涵盖预挂渣皮浇注料。总体而言，在国际范围内制定该产品的专用标准尚属空白领域，我国率先开展该标准的制定工作，具有重要的开创性意义。（二）国内相关标准情况在国内标准体系中，与预挂渣皮浇注料相关的标准主要包括以下几类：一是耐火材料基础标准，如GB/T4513《不定形耐火材料分类》、GB/T4513.1《不定形耐火材料第1部分：分类及代号》等，规定了不定形耐火材料的基本分类框架。二是浇注料产品标准，如YB/T5083《黏土质和高铝质浇注料》、GB/T30758《耐火材料耐磨性试验方法》等。三是高炉用耐火材料标准，如GB/T23293《高炉内衬用耐火材料》等，但这类标准主要针对高炉内衬砌筑用砖和陶瓷杯材料。综合分析，现有国内标准体系中尚无涵盖预挂渣皮浇注料完整技术要求的专项标准。尽管可参照上述相关标准执行部分试验方法，但预挂渣皮浇注料特有的工艺性能指标和验收要求，包括渣皮形成能力、与炉渣的匹配性、挂附厚度控制、抗碱—锌复合侵蚀性能等，在现行标准中均无明确规定。这一空白直接影响了预挂渣皮浇注料的标准化生产和规范化应用，因此亟需制定专项产品标准予以填补。四、标准编制原则与主要技术内容（一）编制原则YB/T6334-2025《高炉用预挂渣皮浇注料》的编制遵循以下基本原则：一是科学性原则，标准技术指标的确定以充分的试验研究和工程验证数据为基础，确保指标既先进合理又切实可行；二是适用性原则，标准内容充分考虑了我国高炉运行的实际情况和不同区域原燃料条件差异，保证标准在不同工况条件下的适用性；三是协调性原则，标准中引用的试验方法标准和相关术语定义均与现行有效的国家标准、行业标准保持一致，避免技术内容交叉矛盾；四是规范性原则，标准编写格式和表述方式严格遵循GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定。（二）主要技术内容概述标准规定了高炉用预挂渣皮浇注料的术语和定义、分类与牌号、技术要求、试验方法、检验规则以及包装、标志、运输、储存和质量证明书等内容。在分类方面，标准按使用部位和服役条件的不同，将预挂渣皮浇注料划分为若干牌号，以适用不同容积级别和不同炉身高度区域的使用要求。在技术要求方面，标准对产品的化学成分（Al₂O₃含量、Fe₂O₃含量等主要组分）、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、加热永久线变化、热震稳定性等常规理化指标规定了具体的数值要求；同时，针对预挂渣皮技术的特点，对材料的荷重软化温度、导热系数以及施工性能中的凝结时间和可喷补性等指标提出了专项要求，以确保产品在实际喷补工况下具有良好的可施工性和服役可靠性。需要特别说明的是，为保证标准技术内容的科学性和适用性，编制组在标准制定过程中广泛调研了国内主要耐火材料生产企业和钢铁企业的实际生产和应用数据，并对多家企业的产品进行了系统的验证性试验。通过实验室性能测试与工业应用效果的对比分析，确定了各项技术指标的合理取值范围。对于部分尚无标准试验方法可依的特殊性能指标，标准中规定了相应的试验方法和判定准则。在检验规则方面，标准明确了出厂检验和型式检验的项目、频次和判定规则，为产品质量的一致性控制提供了制度保障。（三）技术指标分析核心理化指标的确定是标准编制的关键环节。预挂渣皮浇注料以Al₂O₃-SiO₂系原料为基础，Al₂O₃含量的高低直接决定了材料的高温性能和抗侵蚀能力。标准在综合国内主流产品的实际水平后，将不同牌号产品的Al₂O₃含量分别设定为不低于65%、55%和45%三档，以覆盖高炉炉身不同区段的使用需求。体积密度和显气孔率反映了材料的致密化程度，标准在确保材料具有足够抗炉气渗透能力的同时，兼顾了喷补施工对材料质量不宜过大的实际要求。常温耐压强度是评价材料施工后早期强度发展和内衬结构稳定性的重要指标，标准规定的指标值既保证了喷补层能够快速建立强度以抵抗炉料下降的摩擦力，又不致因强度要求过高而影响材料的施工性能。对于预挂渣皮浇注料而言，荷重软化温度和抗热震性能是决定其使用效果的关键指标。由于预挂渣皮层直接承受高温炉气和炉料磨擦的双重作用，材料在高温下的体积稳定性和抵抗温度骤变的能力至关重要。标准通过合理设置荷重软化温度和加热永久线变化率的限值，确保材料在服役温度范围内不会发生显著的软化变形和体积失稳。此外，抗碱性能的验证对于确保材料在碱金属气氛下的长期耐久性同样不可或缺，标准采用了成熟可靠的碱侵蚀试验方法，对材料的抗碱等级提出了明确要求。五、主要起草单位介绍本标准的制定汇聚了国内耐火材料行业和钢铁冶金领域的优势力量。主要起草单位包括中冶武汉冶金建筑研究院有限公司（以下简称"中冶建研院"）、北京首钢股份有限公司、中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司、浙江自立高温科技股份有限公司等单位。六、标准实施的意义与展望（一）实施意义YB/T6334-2025《高炉用预挂渣皮浇注料》行业标准的发布实施，是我国耐火材料标准化建设的一项重要成果，其意义体现在多个层面。从行业发展看，该标准的实施填补了预挂渣皮浇注料领域标准空白，完善了高炉用耐火材料标准体系。标准统一了产品的技术要求、试验方法和验收规则，为生产企业组织生产、质量控制和产品研发提供了明确的技术导向，有利于引导企业加大技术创新投入、提升产品质量水平，促进耐火材料行业的结构优化和转型升级。从工程应用看，标准为钢铁企业的设计选型、招标采购和到货验收提供了权威依据，有助于规范市场交易行为、减少质量纠纷、保障工程质量和施工安全，对推动预挂渣皮技术在我国高炉上的规范化推广和规模化应用具有直接推动作用。从宏观效益看，预挂渣皮技术的普及应用将有效延长高炉炉衬使用寿命、减少耐火材料消耗和检修频次，降低炼铁工序的能源消耗和碳排放，为钢铁工业的绿色低碳发展提供有力的技术支撑。（二）未来展望随着高炉大型化和智能化冶炼技术的持续推进，炉衬维护技术将向着更加精细化、智能化的方向发展，预挂渣皮浇注料产品也将在材料体系和施工技术上不断迭代升级。在材料体系方面，以高炉熔渣为主要原料的资源化利用型预挂渣皮材料有望成为重要发展方向；在智能化方面，结合在线监测和人工智能技术实现渣皮层厚度和完整性的实时评估与自动修补，将是未来技术