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新中國鋼鐵技術進步巡禮----耐火材料生產技術

2013年07月24日 09:36 xxb/文

中國耐火材料網

 舊中國耐火材料工業異常落后,基本上只生產一些普通形狀的粘土磚和硅磚,重要和復雜品種有賴于進口。新中國成立后,先后改建、擴建了原有的耐火材料廠,新建一些耐火材料廠,并發展了一大批中、小型耐火材料企業。在工藝裝備方面,五十年代初引進了前蘇聯的技術和裝備,經過消化吸收,建起了機械化原料倉庫、回轉窯,安裝了160-300噸摩擦壓磚機、1000噸水壓機和除塵設備。七十年代進一步發展了成型設備,將摩擦壓磚機改造成氣動螺旋、液壓螺旋或電磁螺旋機,逐步走向半自動化和全自動化,提高了安全性能,減輕了勞動強度。從一九七六年開始,先后試制了總壓力為400-1200噸的液壓壓磚機,其中800噸液壓機已定型生產。八十年代以來,又制成大型等靜壓機(CP500×1500)用來生產鋁碳質浸入式水口和整體塞棒等,并研制成功連溶連吹硅酸鋁纖維的電阻爐、二步煅燒高純鎂砂的小型重油高溫豎窯等。到八十年代初期,全國擁有回轉窯(煅燒原料用)15座、豎窯142座、隧道窯103座、倒焰窯697座,各種破碎設備1725臺、壓磚機2217臺,形成了年產耐火材料500多萬噸的生產能力,大體上能滿足鋼鐵工業的需要。一九九三年全國耐火材料產量達到1202.57萬噸。其中粘土磚775.36萬噸,硅磚16.38萬噸,高爐磚87.15萬噸,鎂質磚53.51萬噸,其他磚97.92萬噸,不定型耐火材料140.45萬噸,特種耐火制品8.74萬噸。

  硅磚和粘土磚

  一九五一年,鞍鋼用吉林江密峰脈石英為原料,試制成功了平爐爐頂用硅磚,在大型平爐上使用,比原來硅石制的爐頂磚壽命高3-4倍,最高達到242爐。一九五三年至一九五四年,鞍鋼、本鋼、太鋼試制成功焦爐硅磚,經過改進,成品率提高到90%以上,最高突破97%;其主要質量指標,含二氧化硅(SiO2)95.5%以上,荷重軟化點1650-1660℃,真比重2.34-2.35。一九五九年鞍鋼耐火材料廠焦爐硅磚機壓成型率達到90%。一九六○年武鋼耐火材料廠試驗成功用隧道窯燒成全部焦爐硅磚。在高爐用磚方面,一九五二年至一九五三年針對當時高爐時常發生爐底穿孔事故的情況,進行了高爐磚的原料選擇和提高質量的工藝試驗,使當時高爐磚的質量指標達到三氧化二鋁44%-45%、三氧化二鐵0.9%-2.7%,顯氣孔率16%-20%,耐壓強度35-36兆帕,荷重軟化開始溫度1450-1480℃,適應了高爐的需要。在鋼錠澆鑄方面,鞍鋼、撫鋼等單位在五十年代初試制成功塞頭磚,代替了國外進口產品;五十年代中后期,各重點耐火材料已基本上采用多熟料、半干法、機壓成型生產澆鋼系統用粘土磚,接近當時國外先進水平。七十年代初,根據連鑄技術的發展,又試制泥漿澆注溶融石英浸入式水口成功,解決了連板坯的裂紋問題。

  高鋁磚

  中國高鋁釩土原料十分豐富,品位高、質量好、產地眾多、蘊藏量大。為發揮這個優勢,早在"一五"計劃期間就試制成功并迅速開發了一系列高鋁質耐火制品,形成了中國高級耐火材料中第一個較完整的產品系列。

  一九五三年,唐鋼、重鋼、山東等耐火材料廠先后試制成功高鋁磚。到五十年代末,生產的品種已有電爐爐頂磚、平爐水套磚、塞頭水口磚、盛鋼桶襯磚、水泥回轉窯襯磚、隧道窯頂磚等。當時生產的高密度高爐高鋁磚,其質量指標為:顯氣孔率10%-15%,耐壓強度49兆帕,在0.39兆帕荷重時軟化溫度1670℃。高鋁磚用在電爐爐頂上,比硅磚壽命提高2~5倍。六十年代后期,配合引進的RH鋼火循環脫氣裝置,發展了RH裝置用的成套高鋁磚。七十年代初,發展了不燒二等高鋁質滑動水口,在全國推廣,到八十年代滑動水口澆鋼比已達60%。七十年代中后期,先后發展了高鋁石墨質和剛玉石墨質浸入式水口,繼之又發展了剛玉石墨質整體塞棒和高鋁石墨質組裝噴槍,已用于生產。

  堿性耐火材料

  堿性耐火材料是以氧化鎂、氧化鈣為主要成份的耐火材料,包括鎂磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚、白云石磚等。發展情況如下:

  燒鎂磚和鎂鋁磚 五十年代初,鞍鋼耐火材料廠試制成功燒鎂磚,并代替結合鎂磚用于平爐爐墻,提高壽命一倍。五十年代中期,重鋼、鞍鋼根據中國高鋁釩土和菱鎂礦資源豐富的特點,創制了平爐爐頂鎂鋁磚,一九五六年一月在重鋼70噸平爐爐頂與硅磚混砌使用;一九五七年十一月在鞍鋼300噸平爐全爐頂使用,壽命達到500爐。到一九六二年,全國90%以上的平爐使用了鎂鋁磚爐頂,先后出現了大型平爐爐頂壽命1273爐和中型平爐爐頂壽命2450爐的全國最高紀錄,進入世界先進行列。

  鎂鉻磚 一九五三年鞍鋼耐火材料廠試制成功鎂鉻磚,最先用于平爐爐頂。七十年代中研制成功再結合鎂鉻磚,先后用于AOD、ASEA-SKF和VOD爐的關鍵部位,效果顯著。八十年代初,又研制成功全合成鎂鉻磚,在大連、撫順鋼廠VOD爐渣線使用,壽命達到20爐左右。

  白云石和鎂白云石磚 一九五二年開始生產焦油白云石磚用于側吹轉爐。七十年代初,首鋼試制成功振動成型焦油白云石大磚,在頂吹轉爐上使用,爐齡由使用小磚的二三百爐提高到六百爐以上。一九七三年至一九七四年又試制成功輕燒油浸磚,并用于轉爐綜合砌磚,爐齡提高25%。七十年代中期山東掖縣鎂礦試制成功全合成鎂白云石砂,在濟南鋼鐵廠頂吹轉爐使用后,爐齡提高2倍。一九七八年天津耐火器材廠試制成功油浸鎂白云石磚,在首鋼氧氣轉爐使用,比同期使用普通焦油白云石磚的平均爐齡提高2-3倍。

  鎂碳磚和鎂白云石碳磚 七十年代末,撫順鋼廠試制成功鎂碳磚,在5噸電爐爐壁配合水冷塊使用,壽命達288爐;在VOD爐上使用,也取得好的結果。一九八四年,武鋼在50噸頂吹、復吹轉爐上用鎂碳磚綜合砌爐,比原來用普通焦油白云石磚提高壽命1倍。同期,首鋼在30噸頂吹轉爐上使用瀝青結合鎂碳磚綜合砌磚,爐襯減薄100毫米,仍比原用燒成油浸鎂白云石磚綜合砌爐的壽命提高150爐。鞍鋼、武鋼、首鋼和鋼鐵研究總院試制的直通孔或窄縫式供氣磚,在復吹轉爐使用的結果,壽命與爐襯相同。一九八三年首鋼試制成功鎂白云石磚,在30噸頂吹轉爐綜合砌爐,比同期其他爐襯的爐齡高100-150爐。

  其他耐火材料制品

  五十年代初研制成功碳化硅磚,用于煉鋅工業。八十年代初研究成功快速上注碳化硅石墨底盤磚,用于鋼錠澆注。一九八五年研制成功的氮化硅結合的碳化硅磚,已在鞍鋼六號高爐試用。

  一九五六年以來,吉林炭素廠開始生產高爐爐底用碳磚,已先后在70座次高爐上使用。

  五十年代后期至六十年代初,中國研制成功一系列純氧化物耐火材料制品,用于稀貴金屬、高純金屬和核工業金屬的冶煉。

  八十年代初試制成功小型方坯連鑄中間包用鋯質和復合鋯質定徑水口,已用于連鑄生產。

  五十年代,長春、撫順等耐火材料廠先后試制成功輕質粘土、硅質和高鋁質磚,上海、長春等耐火材料廠試制成功超輕質粘土磚;六十年代初長興耐火材料廠試制成功泡沫剛玉磚;七十年代初,洛陽耐火材料研究所研制成功純氧化鋁空心球磚,這些輕質耐火材料制品進入工業生產領域后,對工業爐節能起了重要作用。

  耐火纖維制品和絕熱板

  七十年代初,北京耐火材料廠試制成功普通硅酸鋁纖維。一九七八年上海鍋爐廠和洛陽銅加工廠的大型火焰爐,用普通硅酸鋁纖維氈代替輕質粘土磚做內襯,節能20%以上。七十年代中后期,先后研制成功高純、含鉻硅酸鋁纖維和高鋁纖維、莫來石和氧化鋁纖維,以后又研制成功穩定氧化鋁纖維,為1000-1600℃操作的工業爐使用的耐火材料制品創造了條件。據不完全統計,一九八三年中國耐火材料制品生產能力超過500噸的工廠有12家,年產耐火纖維制品4690噸;全國已有4萬臺以上的電爐和千余臺火焰爐使用了耐火纖維爐料或貼面爐襯,一般可節能20%-30%。

  七十年代中后期,試制成功鑄錠絕熱板。使用這種耐火材料,可提高鋼錠成材率3%-5%。一九八二年至一九八四年,又試制試用成功中間包絕熱板,一般可連續使用10-15爐。

  不定形耐火材料

  一九六○年開始,撫順,鞍山、上海、北京、太原等地在加熱爐和均熱爐上試用耐火混凝土取得成功,全國已有上百座加熱爐全部或局部使用了耐火混凝土爐襯。

  七十年代,中國開始使用可塑料。一九七七年以后,北京、鄭州、上海、鞍山等地先后建設了可塑料加熱爐。七十年代后期,又先后在上海、鞍山分別進行投射料和搗打料整體鋼包包襯試驗。八十年代以來,又先后在漢陽鋼廠小型鋼包、馬鋼70噸鋼包、攀鋼130噸鋼包試用鋁鎂質新型澆注料,并獲得成功。全國已有40多家鋼廠推廣了這項技術,鋼包壽命一般可提高4倍多。

  七十年代末,武鋼試制鎂鉻質中間包涂料獲得成功,代替了進口涂料。一九八四年,齊齊哈爾鋼廠試用纖維增強高鋁澆注料整體噴槍成功,已代替進口噴槍使用。

  四十年來,中國耐火材料工業取得許多成就,但是在技術裝備、產品品種和產品質量等方面,比世界上工業發達國家仍然落后一大截。為進一步滿足鋼鐵工業和其他高溫技術發展的需要,亟需加速技術改造,使產品更新換代,重點攻克高純、超高純和合成原料,開發鎂碳和鋁碳為主的制品,以生產更多的新型、優質、高效的耐火材料制品。

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