【中國耐火材料網】
10月13日上午8：30， "第十七屆全國耐火材料青年學術報告會"在洛陽拉開序幕。來自耐火材料及上下游行業的科研院所、高校、生產企業等單位的500余名代表參加了會議，座無虛席，是近年來參會人數最多的一次，是耐火材料行業的一次盛會。
10月13日上午9：00-12:00，中鋼股份總工程師、中鋼集團洛陽耐火材料研究院李紅霞教授級高工，中國耐火材料行業協會徐殿利顧問，北京鋼協冶金科技發展有限公司李庭壽博士，北京科技大學李勇教授，武漢科技大學李亞偉教授，寶鋼中央研究院（武漢）徐國濤博士六位專家做了精彩的特邀報告。報告主持分別是中國金屬學會耐火材料分會秘書長、中鋼洛耐院王戰民副院長和耐火材料分會副主任委員、西安建筑科技大學肖國慶教授。
王戰民主持報告
《耐火材料功能化和綠色化研究進展》
李紅霞
我國鋼鐵工業產量世界第一，但大而不強，綠色和高品質制造是改變這一問題的有效模式。耐火材料是鋼鐵工業安全高效運行的重要支撐，其科技進步有力推動著鋼鐵工業綠色制造。我國鋼鐵工業發展戰略對耐火材料品種質量和性能提出更高要求，長壽化、功能化與綠色化是耐火材料技術發展的重要標志。
我國鋼鐵生產的90%為長流程，能源效率較發達國家低10%，氧氮化物排放占工業排放的10%。從鋼鐵流程出發，李博士重點介紹了以下內容：
(1)焦爐用功能化耐火材料。它的技術難題是硅質材料結構性與熱導性相互制約的矛盾，爐門、裝煤孔等材料結構性與抑制飛灰等附著的功能性矛盾。為此，開發了高導熱硅質材料，使得焦爐爐門功能化。
(2)轉爐用耐火材料。轉爐底部耐火材料損壞嚴重，尤其是底吹粉時，壽命不足2000爐。為此，將透氣元件的壽命提高，改進轉爐耐火材料配置及透氣元件，實現滑板擋渣，開發轉爐滑板用致密氧化鋯材料。
(3)轉爐、鋼包等高效隔熱耐火材料。陶瓷纖維導致鋼水過熱度高，而進口隔熱材料價格高。為此，采用功能化符合調控服役性能的材料設計理念和流態化分散技術制備了低導熱、高體積穩定的新型環保納米隔熱材料。
（4）精煉爐用關鍵耐火材料。其面臨的技術難題是無鉻材料的長壽化和低成本化。為此，開發氧化鎂-鎂鋁尖晶石復合材料替代鎂鉻材料、芯板型復合結構透氣元件。
（5）連鑄用耐火材料。浸入式水口堵塞、掛渣問題日益突出。為此，優化水口內部流場，創新浸入式水口結構，通過電場調控等。
（6）薄帶連鑄用耐火材料。排放、能耗、成本等問題一直是困擾。為此，針對三大關鍵部件鑄輥、布流水口、側封板，尤其是后兩者重點做了改進。
"耐火材料發展要適應鋼鐵行業產品高端化、綠色化、智能化發展的需要。"在演講的最后，李博士語重心長的談到。
《實現耐火材料行業高質量發展的思考》
徐殿利
耐火材料在國民經濟發展當中有著不可替代的重要作用。根據統計，2011年中國的耐火材料產量占全球69%（世界耐材協會統計），目前約占60%以上。2001年至2014年，國內年均基建工程用耐火材料需求量約450萬噸左右，但不定形耐火材料占比僅在42%左右，與先進國家比仍有一定差距。我國耐火材料品種、質量和產量完全能夠滿足國內高溫工業的需求，2019年耐火制品進口量約占國內需求量的0.2%。出口方面，2009年前，耐火制品出口貿易額高于耐火原料。2010年至今，耐火原料出口貿易額一直高于耐火制品。主要是耐火原料出口量逐年增長幅度較大所制。產業集中度方面，我國前10家企業銷售收入2018年最高達277.84億元，比2008年增長161.42%，2019年同比下降6.26%，比2008年增長145.10%。
徐顧問指出了目前制約行業高質量發展的主要問題是：產能嚴重過剩和產業集中度低。我國耐火材料產能已由"結構性過剩"轉變為"全面過剩"，導致產品低價競銷和市場秩序混亂的局面，并且在短期內靠行業自律難以解決。盡管近年來行業的產業集中度有所提高，但整體看，耐材企業多為小本經營，各自為戰。市場秩序混亂，惡性競爭嚴重。此外生產經營管理粗放，質量（穩定性差）、成本（消耗高），自主創新能力不強，研發投入不足，環保欠賬較多。
他強調：要實現行業的高質量發展，應引入"四個一流"的概念，即一流的企業、一流的技術、一流的產品和一流的環境。目前我國耐火材料行業生產集中度低，到目前為止，還沒有進入國際排名前10的企業。需要通過各種聯合重組的方式扶優扶強，打造3~5家至少2~3家在規模、技術、產品等諸多方面能夠站在世界前沿的耐火材料企業集團。
《新發展階段、新發展格局，中國耐材業的發展》
李庭壽
原冶金工業科技發展中心副主任、耐火材料分會副主任委員李庭壽博士在報告序言中指出，我國即將進入第十四個五年計劃。高質量發展的新發展階段和以國內大循環為 主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局，是新時代新形勢下的新的發展要求。
李博士簡要回顧了全國青年耐火材料報告會初期情況。中國金屬學會、中國硅酸鹽學會耐火材料分會創會理事長已故鐘香崇院士、嚴行健副理事長、陸家銓副理事長等老一輩專家，創辦全國青年耐火材料報告會，目的就是希望培養提攜青年科技工作者，使耐材業后繼有人，實現可持續發展。
他簡要概述了鋼鐵業發展概況和歷史上鋼鐵業淘汰落后、遏制產能的過程。指出，鋼鐵業布局優化，向沿海升級發展，將推動鋼鐵業三個轉變。快速發展的中國鋼鐵業不僅顯著推動了世界鋼鐵業的增長，在雙循環經濟發展新格局中，鋼鐵業大有作為；中國寶武戰略重組、做大做強，將推動鋼鐵業進入新發展階段。
他分析中國耐材業狀況，包括需求側消費、消耗情況以及集中度、布局等存在的問題。需求側（終端）消費耐材總額，目前估計在700~850億元/年，需求決定供給。需求側消耗耐材總量目前估計2000萬噸，"十四五"末或"十五五"初，將下降到1500萬噸。
他認為制約耐材業進入高質量發展新階段的主要問題是：1）集中度太低，布局尚需優化；2）創新驅動不足，研發創新與應用結合有待加強；3）涉及高端材料卡脖子問題的相關耐火材料問題，跟蹤不夠，研發不足。
他認為：按照"一體化"意識、"一盤棋"思想要求，結合中國寶武開展的包括對瑞泰科技等進行的戰略重組和中鋼耐火科技股份有限公司的成立，提高集中度是新格局下中國耐材業實現高質量發展的當務之急，也是中國耐材業大有希望所在。
他提出"十四五"耐材業力爭達到五個目標。1）集中度大幅度提高，形成具有國際競爭力的領頭企業。百億級領頭企業2家以上，50億級骨干企業5家以上，10億級特色企業20家以上；2）產能過剩基本遏制，布局得到基本優化；3）智能綠色制造、智能施工維護和全循環再利用成為主流；勞動生產率、環保、能耗等指標和噸鋼耐材單耗達到國際先進水平；4）形成核心關鍵集成技術，科技創新成為發展動力；5）在以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新格局中，邁向高質量發展的新發展階段。
肖國慶主持報告
《鈦化合物價態調控機制》
李勇
李教授講解了研究背景，其內容主要包括：1）鈦化合物的特性：Ti2O3中含有3價鈦離子，同時兼具氧化性與還原性；Ti2O3在氧化氣氛下反應趨勢Ti2O3+O2+Al2O3→TiO2+Al2TiO5；Ti2O3在還原氣氛下生成TiC/TiN/TiCN，降低體系的粘度、形成保護層。2）碳化鈦與氮化鈦：氮化鈦，俗稱"鈦金"，具有高熔點、高強度、高硬度、耐酸堿浸蝕、耐磨損、高溫化學穩定性以及優良的導電、導熱性能。TiC和TiN均屬于非化學計量化合物。C和N的含量可在一定范圍內變化而不引起TiC、TiN的結構發生變化。即為Ti(C,N)固溶體、Ti(C,N)兼具TiN和TiC的優點。3）鈦的碳熱還原。
李教授還講了研究進展：1）產品制備工藝：改進了鋁熱還原法冶煉金屬鈦工藝；2）原料的生產：經電爐電熔后得到表面含TiN的原料；3）對表面含TiN的原料進行了理化性能檢測，相組成測試，抗渣試驗，氧化氣氛試驗和氮氣氣氛試驗。
李教授得出如下結論：1）改進鋁熱法冶煉金屬鈦工藝后得到物相為Ti2O3和剛玉的主晶相的新材料；2） Ti2O3兼具氧化性質和還原性質，可通過調控氣氛控制其實際使用過程中的產物；3）所得新材料在耐火、磨料、超導材料等領域均具有廣泛應用前景。
《耐火材料力學行為表征方法》
李亞偉
耐火材料力學行為對高溫工業窯爐長壽、安全可靠運行具有重要的意義。耐火材料屬于脆性材料，溫度梯度和溫差變化都會引起耐火材料熱機械失效。在耐火材料斷裂過程中，裂紋開口位移用于評價材料承受應變能力大小的參數。深入了解材料損毀機制和斷裂行為具有重要意義。
李教授介紹了耐火材料力學測試和輔助表征方法方面的原理，例如楔形劈裂法、直接拉伸法、圖像相關法、聲發射法。并列舉案例先介紹其裝置再介紹其應用。案例1，楔形劈裂法結合圖像相關和聲發射法，將之應用于鎂質、鎂鉻質、鎂尖晶石質材料的理化性能的檢測，評價其斷裂過程。案例2，巴西劈裂法結合圖像相關和聲發射法。案例3，直接拉伸法結合圖像相關和聲發射法。
李教授得出結論如下：1）楔形劈裂法、巴西劈裂法、直接拉伸法等力學行為評價方法，測定材料的抗拉強度，用于表征材料抗熱沖擊能力，同時可以加深理解材料力學性能與顯微結構的關系；2）圖像相關技術結合聲發射法可以實時觀察材料失效過程，對致密耐火材料如澆注料、含碳耐火材料等斷裂行為更有意義，對材料設計與制備起指導作用。
李教授的研究為耐火材料斷裂過程的研究提供了新的依據。拋磚引玉，李教授旨在為今后耐火材料的力學行為研究提供一些新的思路和方法。
《焦爐蓄熱室格子磚損毀原因分析及問題探討》
徐國濤
焦爐使用壽命很長，其蓄熱室用格子磚的性能要求一般應滿足長達25～45年的使用周期。因為其使用溫度一般在1 300 ℃以下，使用的材質也就是黏土磚、半硅磚或者兩者的分層砌筑。武鋼7.63 m焦爐是從德國引進的超大型焦爐，其焦爐蓄熱室采用分格式設計，空氣和煤氣通過蓄熱室下部噴射板進行調節，爐襯采用黏土磚和半硅磚，分若干層交錯砌筑。武鋼焦爐運行5年后，10號焦爐部分炭化室生產的焦炭強度偏低，推焦時產生黑色煙塵，爐襯存在開裂破損。
徐博士結合2015-2018年間9號、10號焦爐格子磚的破損情況進行了分析，對黏土格子磚、半硅質格子磚破損所涉及的技術問題進行了探討。
他認為：焦爐蓄熱室黏土格子磚出現軟熔變形、格孔堵塞的原因與磚中Fe2O3、K2O等雜質含量超標、細粉多等因素有關；用后黏土格子磚的主要相組成包括高嶺石、高SiO2含量的玻璃相、莫來石相以及由鎂鋁鈦鐵或鎂鋁硅鐵等氧化物組成的析晶相，析晶相中w（Fe2O3+TiO2）可達到63.94%～87.23%，而K2O在高嶺石相中的固熔量可達16.55%（w），這些雜質的存在降低了磚的熔點，引起性能劣化。K2O、Fe2O3的增加可能與粉塵引入有關，含鐵氧化物參與的氧化還原反應導致的體積變化可能是引起格子磚發泡變形的主要原因。
他指出：提高磚的質量，改進工藝過程，減少粉塵帶入，對于提高蓄熱室格子磚的使用壽命具有重要意義。