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    第七屆國際耐火材料學術會議(ISR2016)技術總結

    作者:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司?????? ???????發布時間:2016-12-16


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     由中國金屬學會、中國硅酸鹽學會、中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司聯合主辦的“第七屆國際耐火材料學術會議(ISR2016)”于201692022日在西安成功召開。

    此次會議受到了國內外耐火材料同行們的廣泛關注,來自中國、奧地利、德國、法國、美國、韓國、捷克、挪威、日本、瑞典、泰國、烏克蘭、伊朗、印度等國家的耐火材料專家、學者、技術人員以及在校學生近400名代表參加了此次盛會,其中國外代表近80人。國內外知名的耐火材料行業及鋼鐵、有色、建材等用戶行業、各企事業單位、院所和高校都派代表參加了此次學術盛會。

    本次會議的主題為“更先進的耐火材料,更綠色的高溫工業”。為期兩天半的國際耐材盛會,圍繞這一主題,進行了95個學術報告,包含13個特邀報告,82個分會場報告。報告主要分為七個領域:1)耐火原料,2)鋼鐵工業用耐火材料,3)有色、水泥、玻璃和其他高溫工業用耐火材料,4)耐火材料的安全、環境問題和回收利用,5)耐火材料生產、檢測、評價和施工方法及裝備的新進展,6)耐火材料基礎研究、教育、標準化與專利技術,7)其他。對此次會議的部分報告進行了技術總結。

    920日上午9:009:25,由中國工程院副院長徐德龍院士做題為“論中國水泥工業的未來”的特邀報告。徐院士就中國水泥工業的現狀,指出了中國水泥工業面臨的環境壓力問題、產能嚴重過剩的問題以及發展速度放慢,方向不清的問題,提出了中國水泥工業的轉型發展方向,要向綠色、低碳、循環和智慧發展,并給出了定量描述轉型的水平,即水泥產品的綠色度、水泥生產過程的低碳度、水泥工業與其他工業的循環度、水泥工業的智慧度。指出了轉型發展的主要技術路徑,包括推廣XDL水泥煅燒新工藝,無球粉磨過程,超低溫余熱發電,電廠高鈣灰的生產,用冶金液態渣制造水泥熟料,城市建筑垃圾的綜合回收利用。得出了如下結論:1)面對嚴峻的環境、資源和產能過剩的問題,水泥工業的發展模式必須由主要依賴投資和資源的模式轉向創新驅動發展,即綠色、低碳、循環發展的模式。2)水泥和水泥工業的再審視。為了實現水泥工業的轉型發展,我們必須將東方的整體論和西方的還原論相結合,重新認識什么是膠凝材料,什么是水泥工業。3)水泥工業和相關工業的循環和集約發展是轉型發展的關鍵。重點是鏈接工業的開發,難點在于CO2的資源化。4)以混凝土作為終端產品,延長水泥工業產業鏈,構建新型的混凝土建造工程服務業。5)加速水泥工業與信息化技術的深度融合,通過全方位的提升改造,實現智慧化發展。6)轉型發展成功與否,主要取決于科技創新。

    920日上午9:259:50,由弗賴貝格工業大學Christos G.Aneziris教授做題為“基于鋼水與耐火過濾材料相互作用的潔凈鋼技術”的特邀報告。Aneziris教授在報告中指出:隨著市場需求鋼鐵材料質量的不斷提高,出現了使用陶瓷多孔過濾器去除鋼液夾雜物的技術,采用陶瓷過濾器凈化鋼水是解決鋼制品中氣體和夾雜物含量過高的一個重要途徑。借助顯微結構,對陶瓷過濾器做了大量的研究,首先是比較了ZrO2結合和C結合陶瓷過濾器對鋼水過濾的效果,發現C結合陶瓷過濾器具有減少收縮缺陷、提高抗熱震性、增加抗蠕變性等優點而具有更好的過濾能力。接著研究了Carbo↑res P加入量對Al2O3-C過濾材料性能的影響,加入量越多,性能越好。比較了MgO-C、Al2O3-C、莫來石、Al2O3過濾材料的性能并將其進行工業試驗,發現MgO-C、Al2O3-C過濾材料較好。還研究納米碳對Al2O3-C過濾材料的性能影響并在連鑄中間包中應用,發現可以去除細小的Al2O3夾雜,并降低死區比率。

    920日上午95010:15,由大會組織委員會主任委員、中國金屬學會秘書長趙沛教授做題為“中國鋼鐵和耐火材料工業的進步、挑戰及其應對措施”的特邀報告。趙教授在報告中指出中國鋼鐵工業的經濟技術指標進步很大,能源消耗的明顯改善,但中國鋼鐵工業面臨著巨大的挑戰:產能過剩,虧損企業增加,反傾銷/反補貼,環境壓力增大。就這些挑戰,給出了相應的應對措施:通過法律、標準、整合手段消減產能過剩,提高高端產品和用后產品再利用的穩定性,開啟綠色和智能制造業,擴大國內鋼鐵需求。分析了中國耐火材料行業的現狀和存在問題(需求持續下降,商業環境惡化,缺乏基礎研究和創新),迫切需要推進耐火材料工業向綠色、壽命長、多樣化和以顧客為中心的目標發展。

    920日上午10:3511:00,由國際耐火材料研究與教育聯合會Christopher PARR教授做題為“為支持不定形耐火材料的發展,加強耐火材料研究項目的合作”的報告。PARR教授在報告中指出,不定形耐火材料是一個復雜的領域,需要不同領域的合作。為實現耐火研究的進步,需加強材料科學和自然科學、材料學科與工程學科之間的親密合作?;A科學、熱力學和熱機械等多學科多角度地設計高級耐火材料,即預先測試評估,又能更好地模擬產品的應用環境。充分利用FIRE合作網絡,使得工業伙伴和學術伙伴都受益良多。

    920日上午11:00-11:25,由中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司院長,中國金屬學會耐火材料分會理事長李紅霞教授做“環保高級耐火材料進展的特邀報告。李紅霞教授在報告中指出:由于能源消耗大以及環境保護的要求,綠色環保的高級耐火材料是耐火材料行業的發展趨勢。新形勢下,要求耐火材料有較長的使用壽命,不影響服務產品的質量,節能環保,輕巧及便于安裝,安全可靠,利于回收利用等一系列的優點。因此研發新型環保耐火材料產品來應對市場需求刻不容緩。李紅霞教授在報告中指出了如何設計新型耐火材料,如何延長耐火材料的使用壽命,并列舉了一些始于高溫工業使用的高級耐火材料,為廣大生產研發人員提供了寶貴的經驗。

    920日上午11:25-11:50,由來自美國的Charles E. SEMLER教授做“2016年耐火材料行業回顧市場及研發特邀報告。SEMLER教授從水泥行業,鋼鐵行業,耐火材料行業,耐火材料公司,耐火材料研究趨勢等方面出發,總結了2016年世界及中國耐火材料行業的運行及發展情況,同時,他在報告中還選擇性的對一些研究課題進行了簡單回顧,對一些新發明和新進展給出了自己的寶貴意見。

    921日上午8:30-8:55,由濮陽濮耐高溫材料(基團)股份有限公司董事長劉百寬教授做中國耐火材料行業進展的特邀報告。劉百寬教授在報告中系統介紹了中國耐火材料行業的發展歷史、發展現狀和發展方向,明確了耐火材料行業存在的產能過剩,無序競爭,利潤率低,污染環境等問題,指明了中國耐火材料行業面臨著各種機遇和挑戰,必須通過深化改革,產業整合,自主研發,精準服務等手段不斷優化產業配置,更好服務于高溫行業。

    921日上午8:55-9:20,由Leslie M.POWER教授做題為“潔凈剛技術的趨勢”的特邀報告,Leslie Power在報告中就二次冶金及其所用耐火材料等方面做了闡述。首先介紹了具有特定性能的新鋼種(大于2000個不同的等級)的特點:即不含任何雜質和合金的更高純度的鋼種(鋼的等級通常指定一個ppm的范圍),渣有益化,通過在二次(鋼包)冶金過程中的鋼水的延伸處理來實現鋼的改進,降低能量損失和二氧化碳排放,連續改進鋼包內襯。然后重點介紹了潔凈鋼用合成氧化鋁質耐火材料。鋁鎮靜鋼使用低熔點鋁酸鈣渣,爐襯具有優異的抗渣性,通過與內襯的相互作用,鋼水未發生二次氧化,如鋁鎮靜鋼中過剩鋁溶解,在耐火材料中SiO2易與Al反應生成SiAl2O3(鋼中有夾雜物將被罰款);無碳鋼,超低碳鋼僅有10~20 ppm [C],同時還介紹了Al2O3含量為60%~97%的高鋁耐火材料的抗渣性能,試驗中使用了典型的鋁鈣鋼包渣CaO、Al2O3質量比為1:1,1600 ℃保溫2 h后,發現隨著SiO2含量的降低,耐火材料的抗渣性能越好,這主要在于高鋁原料提供了優異的性能,合成氧化鋁質耐火材料具有很高的化學純度,“天然”含SiO2質材料對熱力學穩定性和鋼的抗氧化性至關重要—SiO2含量越高,抗氧化性越好。因此合成氧化鋁質澆注料或磚在鋼包側壁上的使用非常成功。此外,高耐火度的鋁尖晶石磚可取代尖晶石澆注料,具有高耐磨性的鋁尖晶石質澆注料經常被使用在環形薄壁內襯技術,通過在鎂鈣磚中添加C和石墨可增加抗熱震性和抗渣性。指出通過減少鋼包內襯厚度來提高鋼包容量,以200 t鋼包為例,內襯減少10 mm厚度可多裝2.5 t鋼水。與MgO/C磚相比,整體鋁尖晶石耐火材料的噸鋼熱損失比MgO/C磚要低15 K0.75~1.50 /t鋼),而鋼包耐火材料費用約為1.50~2.00 /t鋼,即熱損失的費用占鋼包耐火材料總費用的50%以上。因此,熱導和熱損失應該包含在經濟考慮范疇內,無碳氧化鋁/尖晶石內襯可降低熱損失。最后介紹了鋼包預鑄成型用功能耐火材料。

    921日上午11:2011:45,中鋼集團耐火材料有限公司薄鈞總經理在報告中首先回顧了中國煉焦工業的現狀,指出中國當今煉焦行業值得思考的五個問題,然后介紹了焦爐用耐火材料的現狀,指出多年來,中國的焦爐技術雖得到不斷提升,但在耐材技術方面仍然沿用傳統耐材理念(硅磚-殘余石英-外形控制-復雜磚型),特別在焦爐節能環保方面耐火材料沒有發揮出應有的技術潛力。最后重點介紹了大型焦爐用耐材的發展趨勢,如運用納米技術制得的高致密硅磚,其熱導率比傳統焦爐硅磚提高20%以上,強度是普通硅磚的1.5倍左右,在結焦時間相同的條件下高致密硅磚焦爐NOx排放低于傳統硅磚焦爐,按照每燃燒1噸標煤排放7千克氮氧化物計算,寶鋼一座年產247萬噸焦炭的高致密硅磚焦爐與傳統硅磚焦爐相比,每年可減少氮氧化物排放430噸,減排效果顯著;相比傳統產品,復合材料預制件-爐門磚的使用可降低機側溫度30℃,降低焦側溫度20℃,減少爐門厚度150~300 mm,降低清潔和更換時間40%;相比于傳統產品,立管和橋管采用陶瓷復合材料解決了傳統管道襯體碳沉積以及維護難度的問題,具有砌筑灰縫少,耐侵蝕,釉面積碳和焦油易于清理,使用壽命長,維修費用低,密封性好,熱損失小,減少環境污染等優點;硅磚表面復合陶瓷材料可降低滲碳作用導致的損壞;爐底用新材料耐磨度比傳統硅質材料提高近四倍,提高焦爐爐底運行質量,提高焦爐操作的安全性;同質同相硅質火泥以硅質燒結料為主要原料,燒結料中已部分鱗石英化,在使用過程中能夠與硅磚砌體熱線膨脹率基本保持一致,其粘結性也明顯高于國標硅質火泥;熱修補用電熔(低膨脹)硅磚具有焦爐溫度在400 ℃時即可實施修補,無需停窯,修補時間短,能經受急劇溫度變化,砌筑過程中不用預留膨脹縫,新舊窯體結合緊密,修補砌筑體性能穩定等優點。

    920日下午2:002:20在分會場一,由武漢科技大學李亞偉教授做題為“含碳耐火材料的最新進展”的特邀報告,李教授在報告中介紹了四種碳源(炭黑,碳納米管,氧化石墨烯薄片,膨脹石墨)被分別引入到天然鱗片狀石墨結合的MgO-CAl2O3-C耐火材料。研究了納米級碳源的引入對高溫下耐火材料顯微結構和化學性能的影響,并比較了含納米級碳原料的耐火材料與未添加納米碳的耐火材料的熱震穩定性,結果顯示含零維納米碳源的炭黑比碳納米管和氧化石墨烯薄片更易形成陶瓷纖維。但是,含零維納米碳源的炭黑因球形炭黑原料可在加熱和冷卻過程中吸收釋放熱應力而提高耐火材料的熱震穩定性。此外,多壁碳納米管(MWCNTs)一維碳擁有優異的化學性能,添加了MWCNTsMgO-CAl2O3-C耐火材料比未添加MWCNTs的具有更好的化學性能。同時,還促進了起增強和增韌作用的具有高表面積和活性陶瓷相的形成,六方結構的MWCNTs是二維碳源,氧化石墨烯薄片(GONs)在低溫時能提高化學性能。還有,GONs也加速了高溫時Al2O3-C耐火材料中SiC晶須以及MgO-C耐火材料中片狀AlN的形成。實際上,膨脹石墨是一種具有各種孔徑的GONs顆粒。因此,耐火材料為獲得良好的性能,用膨脹石墨代替GONs是可行的。

    921日下午2:002:20在分會場一,由北京科技大學李勇教授做題為“鋼鐵工業用金屬-非氧化物-氧化物復合耐火材料”的特邀報告,李教授在報告中指出,為了制備高性能的復合材料,金屬和聚合物材料將會應用于無機非金屬材料中,先進陶瓷工藝也會促進耐火材料的創新。金屬原料如Al、Si和硅鐵合金,非氧化物如氮化硅和氮化硅鐵合金以及Al2O3-SiO2加入到耐火材料中,可改善或提高材料的性能,如抗熱震、抗折強度等性能?;诮饘俑呒夹g陶瓷和過渡金屬塑性相工藝,金屬-氧化物-非氧化耐火材料必然成為未來有前景的材料。然而,完整的理論體系還沒有建立,技術控制和應用也不充分,仍需深入研究。添加新型原料制備批量的穩定產品依然是個難題。

    921日下午2:002:20在分會場二,由大會學術委員會主任委員、中鋼洛耐院副院長、中國金屬學會耐火材料分會秘書長王戰民教授級高工做題為“在快速加熱過程中致密澆注料的爆裂研究”。王教授指出,通過在澆注料試樣的特定位置放置壓力引出導管和熱電偶,測量了超低水泥澆注料在單面和多面烘烤過程中爆裂位置的蒸氣壓、溫度和烘烤時間之間的相互關系。根據澆注料的結構特點,建立了中空球殼模型,分析了蒸氣壓對澆注料結構產生的應力作用。報告中指出了超低水泥澆注料在測量點80~100 mm的位置發生爆裂,爆裂位置的蒸氣壓隨溫度的變化趨勢與水的飽和蒸氣壓的一致。提出了蒸氣壓誘導氣孔破裂致澆注料爆裂機制,蒸氣壓作用于澆注料內部氣孔孔壁上導致氣孔破裂,產生裂紋,裂紋在蒸氣壓作用下失穩擴展,引起突發性的爆裂。通過比較試驗對象的抗拉強度和蒸氣壓產生的應力作用,定量地驗證了提出的蒸氣壓誘導氣孔破裂致澆注料爆裂機制,同時還解釋澆注料在烘烤過程中發生爆裂的隨機性。

    921日下午2:002:20在分會場三,東北大學于景坤教授做題為“隔熱材料的研究與應用”特邀報告,于教授在報告中指出,節能減排是社會發展的重要問題,為了達到良好的節能減排效果,應用較低熱導率的隔熱材料顯得尤為重要,因此其研究開發了氧化鋁基和二氧化硅基隔熱材料。氧化鋁基隔熱材料以氧化鋁、氧化鎂和碳化硅為主要原料,具有較高的閉口氣孔率,且隨著氧化鎂和碳化硅含量的增加,閉口氣孔率升高。二氧化硅基隔熱材料以硅灰、遮光劑和纖維為主要材料,400~600 ℃的熱導率僅為為0.02~0.033 w(m·k)-1,在1 000 ℃的熱收縮小于2%應用于鋼包中使鋼水的溫降明顯降低,且應用于鋼包和中間包時,該隔熱材料的厚度至少分別為5 mm10 mm。

    各位專家對近年來耐火材料的發展及取得的成就做了介紹和論述,同時分析了耐火材料研究、生產和應用方面的最新發展,并指出了今后的發展趨勢。精彩的特邀報告吸引了國內外代表的濃厚興趣。此次會議的規模、收錄的論文數、會場報告的論文數及論文質量都超過了以往各屆會議。本次會議的隆重召開為世界各地的耐火材料研究者、制造商、供應商和用戶提供了交流平臺,幫助了耐火材料行業更好地解決發展帶來的問題,促進了國內外耐火材料同行的交流和合作,為我國和世界高溫工業發展助力。

     

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