济钢加热炉系统耐材名称和指标的规范化

济钢加热炉系统耐材名称和指标的规范化

加热炉系统耐材品种繁多，质检指标也较多。在日常采购中，技术协议的签订有的执行“国标”，有的执行供方“企标”。特别是同一物料，名称不统一、质检项目不同，采购标准各异，造成质检混乱；质检量增加，检验周期拉长，影响生产。因此，加热炉系统耐材名称和指标规范化势在必行。济钢集团有限公司原料处（以下简称济钢原料处）对加热炉系统使用耐材名称和质检指标进行了系统梳理，共梳理50余项，合并整理后规范至35项，每种物料必检指标最多不超过6项，其余为参考指标，必要时抽检，方便了耐材采购，提高了采购效率，降低了采购成本，效果明显。

　　1 耐火材料国标的演变和理解
　　1.1 耐火材料标准的演变
　　耐火材料国标是指导耐火材料采购的重要导向，也是目前我国检验、验收和实验室化验的主要依据，作用很大。但耐火材料标准从1998年第一次编写到2003年第二次改编，用了6年时间，标准执行3年后，2006年10月又有改动，24项标准废止，加了国家标准142项，行业标准184项，所以耐火材料标准也在不断变化，可以预测，随着时代的变迁，标准变化会更快。随着科学技术的发展和耐火材料产业的进步，大批耐材承包已在各个钢厂迅速展开，已从过去供单一品种到供多种耐材，衍变到目前供单元体耐材及整个炉窑耐材。许多耐材原来检验的就可不检验，改以生产验证为主，这样也更符合“实践是检验真理的唯一标准”。因此，可以相信，耐材使用环境是决定耐材是否质检或质检哪些指标的最后归宿。
　　1.2 耐火材料标准亟待优化归一
　　随着耐火材料技术的不断进步，国家或行业产品标准虽然在提升产品档次、推进新产品开发与普及等方面仍发挥重要作用，然而产品标准的现状却不能令人满意。如，产品标准分类过细，导致数量众多，反而易造成市场混乱；产品性能指标设置过多，不分轻重、主次。如高铝砖就有GB/T 2988-2004《高铝砖》、YB/T 5015-2005《高炉用高铝砖》、YB/T 5016-2000《热风炉用高铝砖》、YB/T 5017-2006《炼钢电炉顶用高铝砖》、YB/T 5020《盛钢桶用高铝砖》、JC/T 350-1993《水泥窑用磷酸盐结合高铝质砖》、JB/T3 649.2-1994《电阻炉用耐火材料高铝质耐火制品》等7项（见表1），这些标准的产生带有明显的计划经济痕迹。首先，许多标准在指导生产、使用等方面的作用已大为弱化，多数的标龄都超过10年，各生产企业均已形成自己特有的成熟生产工艺模式、产品系列和内控质量标准体系，所以产品标准已经完全或部分失去了指导的作用，标准独立存在的意义已经不大；其次，多项产品标准表面上看用途不同，但实际上一些基础本质的要求是一致的，如众多高铝砖标准中基本的要求都集中在化学成分、线变化率、强度、荷重软化温度、显气孔率等指标上，可以进行整合或归并，这样可以扩大标准的覆盖面并提升产品标准整体的水平，同时有利于对标准的维护；第三，这些同类产品标准的部分指标规定不一致，容易在产品验收、使用中引起争议，造成市场混乱，不利于耐火材料行业整体技术水平的提高。因此，对同类产品标准的归并整合工作应该放在优先考虑的位置。即统一产品名称，要提高标准整体水平首先从减少产品标准数量开始，优化产品指标。
表1　　　 两项高铝砖标准中部分指标对比　　　　　　　　 　　　　　　　　mm

项目	GB/T 2988-2004《高铝砖》		YB/T 5017-2000 《炼钢电炉顶用高铝砖》
尺寸允许 偏差	尺寸≤150 尺寸151~300 尺寸>300	土2 土3 土4	厚 度 宽度 长度	士1 士2 士5(烧成砖)
扭曲	长度≤ 300 长度>3 00	≯1.0 ≯2.0	长度≤230 长度> 230	≤1.0 ≤ 1.5
缺角尺寸(a+b+c)	≯40		≯35
宽度0.26-0.5的裂纹长度	≯50		≯45

 
1.3 不可形而上学的照搬、照抄国标
　　　 耐火材料产品无论形式如何，指标多少与高低，其最终目的在于应用。因此，耐火材料的使用性能是考察其有效性的关键。而耐火材料的成分、组织结构均匀性、非平衡组织的稳定性等对使用性能的影响很大，加之使用环境复杂，耐火材料的使用性能不能仅仅以性能指标来确定，必须综合考虑。只有当耐火材料的特性及其构成的砌体结构形式适应于应用环境的状态时，其功能才能最大限度地得到发挥。从耐火材料的应用技术角度看，研究材料的特殊性能和应用环境的特殊需求，是提高耐火材料使用效果的有效途径和关键。编制国家或行业产品标准就应该遵循这个原则，通过系统的思考，设置最有代表性的关键控制指标，通常有3项指标基本就能满足产品控制需要。如粘土制品（见表2），最关键的控制指标实际就是确定工作温度的参考指标—荷重软化温度、体积稳定性指标—重烧线变化、强度指标—耐压强度3项；但减少指标数量并不意味着降低标准要求或水平，国家或行业产品标准应该是纲领性的，主要用于定义和规范同类产品的本质要求，由企业根据标准的要求来细化自己的产品，或由用户根据标准和自身的需求提出详细的要求。再者，产品标准是产品成功应用的经验总结，同时能引领同类产品技术发展的方向，具有广泛的包容性和可扩展性。这些特点要求耐火材料工作者以及标准制订人员必须对所提供的产品进行深入系统的研究，同时必须结合对使用环境系统的研究，通过审慎地选择控制指标实现产品标准的功能。
表2 　JB/T3 649.1-94《电阻炉用耐火制品　 粘土质耐火制品》规定的制品理化指标

项目	RNZ-40	RNZ-35	RNZ-30
ω（Al2O3），%	40	35	30
耐火度，℃	≥1730	≥1670	≥1610
0.2MPa荷重软化开始温度，℃	≥1300	≥1250	≥1200
1350℃×2h重烧线变化率，%	-0.5-0	-0.5-0	—
1300℃×2h重烧线变化率，%	—	—	-0.5-0
显气孔率，%	≤26	—	≤28
常温耐压强度，MPa	≥20.0	≥15.0	≥12.5

总之，耐火材料国标制订过程是国内大型耐材企业和科研院所根据企业的生产、使用情况制定的标准。即在原有标准的基础上加上国内一些耐材制造企业的新工艺和新产品，修改部分指标而成，这样制定的标准虽然能指导国内耐材企业的生产和应用，但不可否认的是可能成为其他耐材企业制造的门槛；它没有照顾到大多数耐材企业的生产状况，特别是民营企业的技术、工艺状况。
　　实际上，目前很多中小民营耐材企业是我国耐材供应的中流砥柱，体制、机制灵活，笼络了精英人才，具备核心技术，有很多独到的见解，因此制定的标准对其也会失之偏颇。
　　2 加热炉系统耐材指标规范化的必要性和重要性
　　济钢轧钢系统有6条生产线，分别为中厚板厂所属的2500 mm生产线、3500mm生产线、宽厚板4300mm生产线，热连轧1700mm生产线，第一小型轧钢厂生产线，以及中型轧钢厂生产线。加热炉共有12座，多为步进式加热炉和炉后推钢式加热炉，同为轧材加热炉，加热炉体结构基本相同，加热制度相近，所用主体耐材大同小异，耐材使用温度差别不大。
　　为方便招标采购，根据济钢集团公司的实际情况，对目前采购的加热炉耐火材料进行了全面梳理，发现技术协议签订中有的执行“国标”，有的执行供方“企标”，存在着同种物料，名称、质检项目不同、质检指标也不统一的现象。例如“刚玉莫来石高温栅栏”和“刚玉莫来石挡板砖”、“高级莫来石低温栅栏”和“高铝挡板砖”、“高温修补料”和“高温补炉料”名称易混，自流快干防爆浇注料、刚玉莫来石浇注料、硅酸铝纤维板等指标各异，给采购、化验带来诸多困难和不便，也给济钢统一采购、使用带来了壁垒。
　　为此，结合济钢12座加热炉实际情况，规范采购名称，制订确需的检验指标及参考指标，为实现济钢统一采购，减少招标频次，扩大每批质检数量，降低采购成本，降低库存资金占用，缩短检化验周期，为生产厂提供更优质服务打下基础。
　　3 合理制定加热炉系统耐材质检指标
　　3.1 济钢耐材质检现状
　　目前济钢采购的耐火材料均需进厂检验，对耐材质量把关起到至关重要的作用，确保了进厂耐材的产品质量。但是，由于耐材质检项目偏多，导致检验周期拉长，造成部分检验结果仅作为结算依据，部分检验指标对生产的指导意义不大，如高铝砖检验Fe2O3指标等，同时这种情况容易造成质检不合格却可以满足生产使用的情况。根据体系审核要求，不合格产品需对供应商提出质量异议处理，并要求其整改等繁琐环节。
　　3.2 耐火材料的基本性能
　　耐火材料具有抗导热、耐压、抗折、体密、变形、耐侵蚀、抗冲刷等基本物理性能。理论表明，所有的耐火材料在特定的环境中，达到一定的温度均能融化——达到“玻璃相”。应用不同炉窑中，耐火材料的各项物理性能不一定都能表现出来。即有时需要变形小——线变化小、蠕变小等，那就制订线变化、蠕变指标，质检线变化、蠕变是否符合要求；有时需要耐冲刷——耐磨，那就检验粒度、强度、密度等。还有，耐火材料的个别指标是矛盾的统一体，例如气孔率和体积密度成反比例关系；弹性模量与热震稳定性有着反比关系；而弹性模量又和抗折强度、耐压强度大体上成正比关系，所以热震稳定性和抗折强度、耐压强度有一定的关联性。因此，想保证一个指标，另一个指标确保则困难；另外，一些耐火材料需要在高温炉窑中会发生二次或多次晶相变化，从而使其性能发挥更好，例如高炉的自焙炭砖，转炉的不烧砖和连铸的免烧盲板等。
　　4 加热炉系统耐材检验指标的修正
　　4.1 根据加热炉内部结构和炉窑温度，耐材所处的环境制定必要指标
　　众所周知，耐材指标众多，有一项，哪怕无关紧要的一项不合格，也判定为不合格产品。但国标合格的产品并不意味着使用一定合格，所以建议采购耐材时，只要使用上效果很好，指标虽有差异，也是合格产品。主要是看炉窑结构情况，该耐材在炉窑内受力和抗折、抗弯及扭矩等情况。例如炉顶锚固砖，抗拉、Al2O3等质检结果合格，但使用寿命不一定高，该现象在部分炉体中确实存在；再如，加热炉的炉门用轻质纤维浇注料γ=1.5、轻质莫来石纤维浇注料γ=0.8线变化检验结果不合格，但已经用近2年以上，没出现任何问题，这绝不是个例；还有高铝砖检验Fe2O3指标，对生产的指导意义不大等。
　　4.2 济钢加热炉耐材优化指标的基本原则
　　1）实用性原则
　　根据炉体的结构情况和耐材所处的使用环境，国标所列耐材指标难以同时发挥作用，有的只有耐压、线变化等起作用，像抗折、抗拉等性能可能表现不出来。根据现场需要，优化了耐材相关指标。
　　2）实效原则
　　通过相关单位集体讨论和拉网式复审，充分尊重轧钢系统的建议，征求了耐材专家的意见，结合多年来加热炉耐材使用的效果，最后确定了加热炉系统耐材物料名称和质检指标。
　　3）同步性原则
　　济钢集团公司内部在提报计划、招投标、签订合同和技术协议、质检时，统一规范到“加热炉系统质检耐材物料名称和指标”上来，严格按业已达成的物料名称、质检指标进行。
　　4）规范性原则
　　根据国家标准，规范了“陶瓷纤维及制品”，执行GB/T 3003-2006标准。改变了过去按化学名称命名并以此作为是否合格的惯例，取消了普通硅酸铝纤维、高纯纤维、高铝纤维等称谓，主要以分级使用温度、永久线变化、导热系数等作为招标采购的主要指标。
　　5）济钢原料处对加热炉使用的耐材进行了全面梳理，共梳理50余项，合并整理后规范至35项，必检指标最多不超过6项，其余为参考指标，必要时抽检，确定了加热炉系统耐材物料名称和质检指标。5 加热炉系统耐材指标规范化采购的效应
　　1）耐材采购过程实现了“三集中”
　　加热炉系统耐材指标规范化之后，加热炉耐材采购化零为整，集中采购、集中招标、集中化验，“三集中”效果明显。
　　2）检验指标得到有效优化，检验周期大幅缩短
　　前期，科技质量部耐材检验周期较长是耐材应用的主要瓶颈。管理规定：定型耐材检验周期为7个工作日，不定型耐材检验周期为10个工作日。实际上无论定型和不定型耐材，检验周期都较长，最多时达50多天，少者也超过15天。归结起来不外乎两个原因：一是检验设备和人手少；二是检验指标过多。
　　3）优化检验批次，避免批次过多，为现场及时供应提供有力保证
　　鉴于大批耐材每批、每车均需化验，工作量较大，严重影响生产使用，“紧急放行”已成为常态，检验结果虽出不来，不得已生产现场必须应用；耐材指标规范化采购以后，科技质量部检验工作量大幅降低，检验人员能腾出更多的时间精心质检，质检质量更高。
　　4）大幅度降低采购成本
　　耐材检验指标优化后，6种以上的检验指标基本取消，根据实用性、实效性等原则，必检指标进一步加强，衍生指标去功能化，大幅度降低了采购成本。