敢為人先 引領(lǐng)新型耐火材料新航程

運怡兵

隨著經(jīng)濟體制的改革開放，我國冶金、建材等行業(yè)有了飛速的發(fā)展，傳統(tǒng)的耐火材料已經(jīng)不能適應(yīng)這些行業(yè)的新需求，每一次技術(shù)進(jìn)步或新工藝新設(shè)備的采用，總是伴隨新型優(yōu)質(zhì)耐火材料的開發(fā)和應(yīng)用。在新材料領(lǐng)域，藍(lán)晶石、紅柱石與硅線石（簡稱“三石”）原料，具有重要的價值，它們能改善并提升鋁硅系傳統(tǒng)粘土磚、高鋁磚的品質(zhì)，推動我國耐火材料的發(fā)展，與此同時，既節(jié)省了資源，又?jǐn)U大、開辟了資源?！叭辈唤?jīng)煅燒，可直接使用，又是節(jié)能降耗的好原料。武漢科技大學(xué)高級工程師、河南鞏義市第五耐火材料總廠原總工程師林彬蔭，是這種新型耐火材料的布道者、開拓者。

迎難而上，創(chuàng)新為先

上世紀(jì)八十年代，原本從事菱鎂礦、鎂質(zhì)白云石砂、鎂橄欖石和鱗片石墨等耐火材料原料研究的林彬蔭老師，獲悉上海寶鋼建設(shè)耐材原料中，外方提出使用“三石”（藍(lán)晶石365t、紅柱石1725t、硅線石660t），用量不多，但是由于我國當(dāng)時的技術(shù)力量薄弱，不能解決，只能依賴外國。此事讓他的心靈受到極大震憾，暗下決心追趕、超越，打造中國自己的核心技術(shù)，于是，他很快調(diào)整了科研方向，專注于“三石”的研發(fā)。隨后（1985年），他與我國首先建成硅線石選礦生產(chǎn)線的原黑龍江雞西非金屬礦業(yè)公司合作研發(fā)硅線石;之后，原冶金工業(yè)部撥?？钪С?，更堅定了他研發(fā)“三石”的意志和決心。在學(xué)校林彬蔭老師有他的研發(fā)團隊（本科生、碩士生），他們一屆接一屆接力棒似地系統(tǒng)研究了我國“三石”的性能、特點及產(chǎn)品開發(fā)。巧合的是，當(dāng)時國家決策要在武鋼新建一座大型高爐（容積3200m3、即現(xiàn)在的5號高爐），國家要求國產(chǎn)化，耐火材料亦是立足國內(nèi)，自己研究，而技術(shù)指標(biāo)參照寶鋼（容積4063m3）的要求。林彬蔭老師介紹說，高爐熱風(fēng)爐用的硅線石低蠕變磚，核心指標(biāo)是抗蠕變性。所謂高溫蠕變性是指材料在恒溫恒壓下，材料的變形與時間的關(guān)系，如果耐材在恒溫恒壓下變形很小，表征此耐材質(zhì)量好，有利于窯爐長壽。而當(dāng)時我國對高爐熱風(fēng)爐用耐材的指標(biāo)要求不是抗蠕變性，企業(yè)對此指標(biāo)也還陌生，可以講，生產(chǎn)低蠕變磚在國內(nèi)基本上還是空白。責(zé)任重于泰山，盡管面前困難重重，林彬蔭老師臨危受命，毅然承擔(dān)了這項任務(wù)。1986年將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給鞏義五耐總廠，并受聘任該廠總工程師，負(fù)責(zé)低蠕變磚生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)與監(jiān)督，確保按時、按質(zhì)、按量交貨。林彬蔭老師從此變換了角色，從學(xué)校轉(zhuǎn)到工廠、從教學(xué)轉(zhuǎn)入生產(chǎn)，這是他人生的重大轉(zhuǎn)折，是挑戰(zhàn)自我。

武鋼大型高爐熱風(fēng)爐用低蠕變磚有了林彬蔭老師的技術(shù)保證，鞏義五耐總廠順利與武鋼5號高爐建設(shè)指揮部簽訂了生產(chǎn)低蠕變磚的合同，牌號H23，數(shù)量約4000噸，要求三年內(nèi)（1989年底）交完貨。但要投入生產(chǎn)談何容易？面臨諸多問題困難，如擴大生產(chǎn)場地、增加成型等設(shè)備、建燒成窯、建實驗室、落實硅線石等原料、籌措資金、人員培訓(xùn)等，林彬蔭老師沒有退縮，與廠方同心同力同向前行。為了落實硅線石等原料，在嚴(yán)冬季節(jié)，與李居周技術(shù)廠長、郝村長等，一起奔走在黑龍江、山東、山西等地，可以講歷經(jīng)千難萬險。為了解決人才不足，他帶領(lǐng)學(xué)生到廠里進(jìn)行課題研究，有時一去就是6-8個人，在廠里干一個暑期或寒假，幫助廠方建實驗、人員培訓(xùn)、完善生產(chǎn)工藝規(guī)程，各項技術(shù)參數(shù)至順利投產(chǎn)。1988年8月，高爐熱風(fēng)爐用低蠕變磚通過了部級鑒定，1989年，五耐總廠按質(zhì)按量準(zhǔn)時交完產(chǎn)品。1990年武鋼砌到5號高爐試運行，1991年正式投產(chǎn)，截至2007年5月，按計劃停爐大修。

林彬蔭老師帶領(lǐng)科研團隊成功開發(fā)的低蠕變磚有著重要意義：①國內(nèi)首創(chuàng)，成功應(yīng)用于我國首座國產(chǎn)化的大型高爐（武鋼5號爐，容積3200m3）上;②產(chǎn)品使用壽命長，連續(xù)使用16年，磚外形基本沒有變化，如格子磚高H=100土2mm、孔徑43mm使用前后基本一致（見圖）。目前仍是國內(nèi)外領(lǐng)先水平;③終結(jié)了此類產(chǎn)品靠進(jìn)口的歷史;④為我國今后建造大型高爐熱風(fēng)爐用耐材提供了有價值的參考，有益于窯爐的長壽;⑤推動、引領(lǐng)中國耐材的發(fā)展與進(jìn)步，創(chuàng)造了潛在的巨大經(jīng)濟效益。該產(chǎn)品榮獲武科大、河南省建材廳科技進(jìn)步一等獎，國家教委三等科技獎和國家專利一項。

成果豐碩，交流學(xué)習(xí)

低蠕變磚的成功開發(fā)，讓林彬蔭老師更感悟到三石的價值，信心倍增。他帶領(lǐng)他的科研團隊，不斷創(chuàng)新，開拓進(jìn)取，以三石為基，先后又研制成功了如下產(chǎn)品：

1.抗熱震低蠕變磚共四大類十二個品牌，該磚是在抗蠕變性的基礎(chǔ)上增加抗熱震性，主要應(yīng)用在熱風(fēng)爐溫度波動頻繁的部位（如管道部位）使用。同時明確提出熱風(fēng)爐用耐材應(yīng)同時具有抗蠕變和抗熱震性指標(biāo)的全新觀點，糾正了國外某公司和H公司進(jìn)口我國的產(chǎn)品只強調(diào)抗蠕變而無抗熱震指標(biāo)的不足，由此更保證高爐熱風(fēng)爐使用的長壽命。2004年獲冶金科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎。

2.紅柱石-SiC-C磚應(yīng)用在原首鋼150噸、260噸魚雷鐵水罐（車）上，壟斷十余年（未脫S、P、Si），市場占有率在95%以上。

3.低氣孔高荷軟特種粘土磚利用某地新發(fā)現(xiàn)的硅線石與紅柱石復(fù)合粉料，使普通粘土磚性能有了新突破，獲國家專利一項，2009年通過河南省科技廳鑒定。

4.工業(yè)窯爐用抗熱震磚系列材料的抗熱震30次、50次、70次、≥100次;Al2O345-70%、荷重軟化溫度（0.2Mpa，0·6%，≥1450-1500攝氏度（1550攝氏度）。適用于不同領(lǐng)域的工業(yè)窯爐對抗熱震耐材的要求，涵蓋面廣，更具普遍性，是耐材發(fā)展新的亮點。如順利供給俄某鋼廠大型高爐（容積5500m3）熱風(fēng)爐（頂燃式）耐材產(chǎn)品，其中有一個產(chǎn)品Al2O3≥52%，荷重軟化溫度≥1400攝氏度，而熱震穩(wěn)定性（1300攝氏度，水冷）≥100次（國內(nèi)現(xiàn)改動為1100攝氏度，水冷進(jìn)行檢測）。

5.改性粘土磚、高鋁磚經(jīng)過多年的研發(fā)實踐證明，林老師團隊提出在生產(chǎn)普通粘土磚、普通高鋁磚時，適量加入“三石”，可以極大改善和提高該磚的品質(zhì)，隨著“三石”加入量的增加，產(chǎn)品性能、質(zhì)量提高更明顯，由量變到質(zhì)變。林彬蔭老師稱為加法技術(shù)路線。此條技術(shù)路線對鋁硅質(zhì)耐材的發(fā)展具有重要意義。

6.莫來石質(zhì)均化料林彬蔭老師用山西礬土、煤矸石（硬質(zhì)粘土）高嶺土及“三石”為原料，合成了Al2O3含量70-73%，莫來石含量85-90%的莫來石熟料。此技術(shù)已轉(zhuǎn)讓，產(chǎn)品已投放市場。此科研成果提高了某些原料的使用價值，又?jǐn)U大了新資源，是耐材提質(zhì)增效的新亮點。

以上林彬蔭老師及及其團隊的研究成果，都彰顯了“三石”的重要價值，從中亦看到林彬蔭老師堅持開拓、進(jìn)取、務(wù)實、創(chuàng)新精神的良好素質(zhì)。

現(xiàn)在人為可以設(shè)計：用林彬蔭老師的加法技術(shù)路線，即在原有鋁硅系原料的基礎(chǔ)上，選擇加入“三石”，開發(fā)出能提高力學(xué)性能（高荷軟、抗蠕變）、抗熱震、耐侵蝕的新產(chǎn)品，開發(fā)新市場。林老師為了與同行分享以“三石”為基礎(chǔ)的研究成果，進(jìn)一步推廣應(yīng)用“三石”，協(xié)助《中國耐材協(xié)會》、《中國耐材市場雜志社》，自2007年起到2013年，每年組織一次全國“三石”科研、生產(chǎn)應(yīng)用研討會（2011年、2012年因故未舉辦）;林彬蔭老師先后被邀或與某公司一道到全國十多個省（區(qū)）市巡回宣講“三石”;2009年協(xié)助北京冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院修訂“三石”新標(biāo)準(zhǔn)，任顧問、第一起草人;受國外邀請到法國，兩次到南非專題考察、交流學(xué)習(xí)紅柱石研發(fā)情況;先后由冶金工業(yè)出版社出版了編著或合編著作六本：《耐火礦物原料》、《耐火材料實用手冊》、《工業(yè)窯爐用耐火材料手冊》、《藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石》（1-3版）?，F(xiàn)撰寫第七本著作《耐火材料原料》，計劃2015年5月出版。發(fā)表論文30余篇，其中約有10篇以“三石”為題材入選國際學(xué)術(shù)會議。先后榮獲“創(chuàng)業(yè)中國十大創(chuàng)新人物”、“全國勞動英?！?、“輝煌中國·時代精英人物”等榮譽稱號。

市場前景廣闊，創(chuàng)造巨大價值

從1985年至今，已近30年，林彬蔭老師執(zhí)著研發(fā)“三石”，開發(fā)了多種新型優(yōu)質(zhì)耐火材料?？萍紕?chuàng)新，調(diào)結(jié)構(gòu)，促發(fā)展，首先受益的是鞏義五耐總廠。

五耐總廠經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)從一個年產(chǎn)值不到100萬元的村辦小廠，發(fā)展成為具有8個耐火材料生產(chǎn)分廠、產(chǎn)值超4億元的大型耐火材料生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)各種耐火材料20余萬噸，廣泛用于冶金、建材、陶瓷、石化、機械等行業(yè)的高溫窯爐，產(chǎn)品暢銷全國30多個省市的200多家用戶，并出口美國、俄羅斯、荷蘭、印度、意大利、烏克蘭、墨西哥等數(shù)10個國家和地區(qū)。至今已為寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼、太鋼、攀鋼、昆鋼、馬鋼、邯鋼、柳鋼、本鋼等現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)的數(shù)百座大型高爐、熱風(fēng)爐及煉鋼系統(tǒng)生產(chǎn)供應(yīng)了各種耐火材料，多種產(chǎn)品技術(shù)上居國際先進(jìn)或國內(nèi)領(lǐng)先水平，填補了多項國內(nèi)空白。

“三石”的重要價值，經(jīng)過近30年的實踐，耐材生產(chǎn)廠家、用戶、設(shè)計單位等，對用三石開發(fā)的產(chǎn)品，給予了認(rèn)可，開了綠燈通行。據(jù)林彬蔭老師估計，全國耐材廠家，不論大、中、小、微企業(yè)，尤其是以鋁硅系原料生產(chǎn)廠家，約85%以上企業(yè)或多或少都用“三石”來改善、提高或開發(fā)新產(chǎn)品?！叭笔袌隹臻g之大，讓人拍手稱快。如果普通的粘土磚、高鋁磚生產(chǎn)時添加“三石”，產(chǎn)品質(zhì)量得以提高，上了新臺階，增加多少效益、節(jié)省了多少資源簡直難以估量。產(chǎn)品質(zhì)量的提高，意味著延長了工業(yè)窯爐的壽命，創(chuàng)造了難以估量的財富。

我國有豐富的“三石”資源，品種全，總體質(zhì)量好，同時，選礦技術(shù)已趨完善、成熟，為開發(fā)利用“三石”提供了優(yōu)質(zhì)原料、可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。為了國家富強、民族振興、人民幸福，我國經(jīng)濟全面有序發(fā)展，冶金、建材、化工等行業(yè)正處于技術(shù)發(fā)展和工藝變革的時代，為新型優(yōu)質(zhì)耐火材料提供了巨大的市場空間。

林彬蔭老師介紹說，“三石”具有優(yōu)良特性，以“三石“為基礎(chǔ)的產(chǎn)品壽命長、污染少是節(jié)能型“綠色耐材”，“三石”釋放的是正能量，是節(jié)能降耗、利國利民的具特色的好原料。他堅信，“三石”的開發(fā)和應(yīng)用必將增加耐火材料更多新品種，促進(jìn)耐火材料的發(fā)展，進(jìn)一步適應(yīng)冶金等工業(yè)領(lǐng)域窯爐的需要。