韓行祿中冶集團建築研究總院
一．概述
耐火材料是耐火度不底於1580℃的無機非金屬材料，是服務高溫技術的基礎材料，是砌築窯爐等熱工裝置的結構材料，也是製造某些高溫容器和部件或超特殊作用的功能性材料。
耐火材料分為定形耐火材料、不定行耐火材料和特種耐火材料等三大類、廣泛應用於各種熱工裝置和功能部件中，滿足了各類生產的需要。
1、 什麼是不定形耐火材料及其分類
不定形耐火材料是由耐火骨科和粉料、結合劑或外加劑按一定比例組成的混合料，能直接使用或加適當的液體調配後使用的材料、稱為不定形耐火材料。
耐火骨料是其粒度大於0.088公釐的顆粒料，≤0.088公釐的稱為耐火粉料。按國際標準二者統稱為顆粒料，其作用各有不同而己。將二者統稱為耐火集料是錯誤的。
結合劑是能使耐火骨科和粉料膠結起來顯示一定強度的材料，主要有無機、有機及其複合物等材料。製品結合劑也是如此。不定形耐火材料由水結合發展到凝聚結合，製品則由陶瓷結合發展到碳結合和非氧化物結合，目前為金屬結合，則難以接受。
不定形耐火材料分類有重質和輕質不定形耐火材料兩大類，即體能密度小於1800kg/m3的為輕質不定形耐火材料，≥1800kg/m3稱為重質不定形耐火材料；不定形耐火材料還分為定形製品、散狀材料和特種材料三大類。將不定形耐火材料稱謂特種不定形耐火材料是不妥的。
不定形的耐火材料在上述分類原則指導下，一般按結合劑種類，耐火骨科品種和施工製作方法進行分類，具有較大的實用性，普遍採用。特別是按施工製作方法分類應用最多，如澆注料、噴塗料、可塑料、塗抹料、投射料、壓入料、不燒磚、預製塊和耐火泥漿等。
別外，還可根據使用溫度，使用部位等進行命名的，如鐵鉤澆注料等。
2、 不定形耐火材料的發展
不定形耐火材料與定形耐火材料相比是有以下優點：
（1） 裝置和基建投資少；
（2） 節約能源，生產成本低；
（3） 勞動強度低，生產效率高；
（4） 便於貯存和運輸，能實現機械化築爐；
（5） 能任意造型，製成整體襯體，可提高使用壽命；
（6） 能修補窯爐，提高爐子作業率和壽命。
因此，不定形耐火材料發展很快。以日本為例，2023年不定形耐火材料產量佔耐火材料總產量的34.8%，到2023年則佔68.
8%。我國與其它國家一樣，不定形耐火材料近三十年有長足的進步，產量逐年提高，特別是採用復合結合劑，超微粉及高效外加劑，同時採用高純原材料，合理顆粒績配 、用自結合、自燒結和自膨脹等理論指導，開發許多新產品，滿足了冶煉新技術的需要。其發展特點是①品種多樣化、適用化；②材料高純化、緻密化；③顆粒績配合理化；④不定形耐火材料定形化、功能化。
在不定形耐火材料的發展中，有兩大里程解：一是耐火可塑料化和粘土澆注料的開發與應用，二是超微粉技術的使用，開發了低水泥和新技術澆注料，第三個里程碑，將是奈米技術的使用與推廣，而今己出見瑞倪。
3、不定形耐火材料的應用
不定形耐火材料的應用。幾乎遍及各個領域的窯爐、熱工裝置及構築物中，並獲得顯著經濟效果。冶金工業中的煉鐵系統、煉鋼系統和軋鋼系統，有色冶金、建材、石化和電力等部門，都取得了良好效果。
二、應用技術
不定形耐火材料應用技術是一門綜合技術，必須掌握熱工裝置及使用條件，損毀機理，以耐火材料理論研究為前提，合理選擇不定形耐火材料品種，達到窯爐長壽、高效、低耗和節能的目的。
眾所周知，各類高溫技術的進步發展，與耐火材料的技術突破密切相關。例如，高爐長壽是借助於噴塗料、壓入料和灌漿料的開發與應用達到的。
我國不定形耐火材料的品種和技術水平，接近或達到了世界水平。武鋼1公尺7 工程、寶鋼工程、十三套大化肥、石化管式爐和裂解爐、乾法旋風水泥窯和流化床鍋爐等工程專案的引進，帶進一批新的耐火材料。為了國產化，對所有耐火材料進行剖析。
仿製。同時，跟蹤世界發展情況，自主創新，開發了新品種材料。如：
鋼包用鋁鎂澆注料和鋁尖晶石澆注料，在寶鋼300轉爐鋼倉上使用，壽命為230爐左右。
太原高科耐火材料****調製了特鋼用lf爐的使用情況和損壞機理，在鋁鎂尖晶石澆注料的基礎上，採用奈米技術，開發了奈米納鋁鎂光晶石澆注料，在特鋼90tlf爐上的使用，達到120多次，比原用磚襯壽命提高一倍多。這就是說，欲想自主創新，必須強化基礎理論和應用技術理論的研究，才能實現技術跨越式發展，才能創造更大的社會效益。
三、加熱爐用不定形耐火材料
1、 加熱爐種類
2、 加熱爐使用條件
3、 加熱爐用不定形耐火材料
1)粘土澆注料和耐火可塑料
耐火材料在武鋼1公尺7加熱爐上使用26年；在其它廠加熱爐上使用，平均使用壽命8年以上。並能繼續使用；粘土澆注料在鞍鋼中板廠加熱爐和各鋼450加熱爐上使用，平均壽命8年以上，仍可使用。
2）微膨脹低水泥澆注料
微膨脹低水泥澆注料在萍鋼高線大跨度內制式加熱爐上使用7年多，仍完好無損自2023年以來，該類澆注料在上百座加熱爐上使用，均取得良好效果。
3）低水泥澆注料
上世紀80年代初，低水泥澆注料搞成功後，首先在加熱爐上使用編號其壽命2-3年，損壞原因主要是開裂和脫落。據此，開發了蓄熱式內製加熱爐用微膨脹低水泥澆注料，使強度大幅降低，反而提高了使用壽命；在萍鋼棒材蓄熱式內製加熱爐上使用編號2澆注料，投產50天開始修補，使用一年來，期間修補費用50多萬元；編號3澆注料在唐山某廠使用半年，即塌爐重修；編號4澆築料，90年代末在倉鋼初軋廠均熱爐上使用，投產10天爐牆開始剝落，到45天爐牆剝落所剩無幾，停爐大修。
總之，在爐子設計和選材上，應根據爐子的使用條件，損毀機理，基礎理論為指導，合理選擇不定形耐火材料，才能達到長壽、高效和低耗的目的。
四、其它熱工裝置用不定形耐火材料
1、 鐵鉤澆注料
90年左右，寶鋼高爐通鐵量為7萬t，編號1澆注料經過3-5次小修補，可滿足生產要求，而編號2澆注料強度高，則通鐵量只有約3萬t。
2、 鋼包永久襯澆注料
鋼包永久襯的作用是隔熱保溫，萬一發生漏鋼事故，能抵擋一次而萬無一失。因此，一般選用體積密度為2.1g/m3的澆注料，甚至還加尖晶石和剛玉等材料，造成材料的浪費，也浪費了能源。
3、 混鐵爐鎂磚襯事故
鎂磚使用溫度1700℃左右，當用於混鐵爐時使用溫度只有1500℃左右。膨脹縫當得不當，造成磚漂浮，降低使用壽命。
4、 混鐵爐用澆注料
在600t混鐵爐上使用，確保出鐵量300萬t以上，用4個多月出鐵55萬t，爐牆剝落一半，到處是裂縫，致使爐殼溫度公升到200℃，被迫中修。問題是剛玉sic 碳質澆注料，做成那麼高強度不適用混鐵爐。同時，使用溫度下來燒結，強度高，迫使開裂剝落。
因此，應用技術的研究十分重要。
另外，鋼倉澆注料、修補料、魚雷罐鋁碳化矽磚和電爐頂預製塊等都有類似的問題出現，所以應用技術的研究十分重要。
五、結語
不定形耐火材料應用技術是開發有價值新產品的基礎，是應用好耐火材料的根本保證，是資源綜合利用和降低成本的有效途徑。
期望耐火材料工作者一定要了解高溫熱工裝置及使用條件，弄清楚襯體損毀機理，以其基礎理論為先導，合理選用耐火原材料，精心組配，開發出節能、高效、環保型耐火材料新產品。同時，提高原有產品的檔次，以滿足高溫窯爐熱工裝置的使用需要，達到長壽、高效、節能和降低成本的目的，創造更加豐富的經濟效益和社會效益。