敢为人先 引领新型耐火材料新航程

运怡兵

随着经济体制的改革开放，我国冶金、建材等行业有了飞速的发展，传统的耐火材料已经不能适应这些行业的新需求，每一次技术进步或新工艺新设备的采用，总是伴随新型优质耐火材料的开发和应用。在新材料领域，蓝晶石、红柱石与硅线石（简称“三石”）原料，具有重要的价值，它们能改善并提升铝硅系传统粘土砖、高铝砖的品质，推动我国耐火材料的发展，与此同时，既节省了资源，又扩大、开辟了资源。“三石”不经煅烧，可直接使用，又是节能降耗的好原料。武汉科技大学高级工程师、河南巩义市第五耐火材料总厂原总工程师林彬荫，是这种新型耐火材料的布道者、开拓者。

迎难而上，创新为先

上世纪八十年代，原本从事菱镁矿、镁质白云石砂、镁橄榄石和鳞片石墨等耐火材料原料研究的林彬荫老师，获悉上海宝钢建设耐材原料中，外方提出使用“三石”（蓝晶石365t、红柱石1725t、硅线石660t），用量不多，但是由于我国当时的技术力量薄弱，不能解决，只能依赖外国。此事让他的心灵受到极大震憾，暗下决心追赶、超越，打造中国自己的核心技术，于是，他很快调整了科研方向，专注于“三石”的研发。随后（1985年），他与我国首先建成硅线石选矿生产线的原黑龙江鸡西非金属矿业公司合作研发硅线石;之后，原冶金工业部拨专款支持，更坚定了他研发“三石”的意志和决心。在学校林彬荫老师有他的研发团队（本科生、硕士生），他们一届接一届接力棒似地系统研究了我国“三石”的性能、特点及产品开发。巧合的是，当时国家决策要在武钢新建一座大型高炉（容积3200m3、即现在的5号高炉），国家要求国产化，耐火材料亦是立足国内，自己研究，而技术指标参照宝钢（容积4063m3）的要求。林彬荫老师介绍说，高炉热风炉用的硅线石低蠕变砖，核心指标是抗蠕变性。所谓高温蠕变性是指材料在恒温恒压下，材料的变形与时间的关系，如果耐材在恒温恒压下变形很小，表征此耐材质量好，有利于窑炉长寿。而当时我国对高炉热风炉用耐材的指标要求不是抗蠕变性，企业对此指标也还陌生，可以讲，生产低蠕变砖在国内基本上还是空白。责任重于泰山，尽管面前困难重重，林彬荫老师临危受命，毅然承担了这项任务。1986年将技术转让给巩义五耐总厂，并受聘任该厂总工程师，负责低蠕变砖生产技术指导与监督，确保按时、按质、按量交货。林彬荫老师从此变换了角色，从学校转到工厂、从教学转入生产，这是他人生的重大转折，是挑战自我。

武钢大型高炉热风炉用低蠕变砖有了林彬荫老师的技术保证，巩义五耐总厂顺利与武钢5号高炉建设指挥部签订了生产低蠕变砖的合同，牌号H23，数量约4000吨，要求三年内（1989年底）交完货。但要投入生产谈何容易？面临诸多问题困难，如扩大生产场地、增加成型等设备、建烧成窑、建实验室、落实硅线石等原料、筹措资金、人员培训等，林彬荫老师没有退缩，与厂方同心同力同向前行。为了落实硅线石等原料，在严冬季节，与李居周技术厂长、郝村长等，一起奔走在黑龙江、山东、山西等地，可以讲历经千难万险。为了解决人才不足，他带领学生到厂里进行课题研究，有时一去就是6-8个人，在厂里干一个暑期或寒假，帮助厂方建实验、人员培训、完善生产工艺规程，各项技术参数至顺利投产。1988年8月，高炉热风炉用低蠕变砖通过了部级鉴定，1989年，五耐总厂按质按量准时交完产品。1990年武钢砌到5号高炉试运行，1991年正式投产，截至2007年5月，按计划停炉大修。

林彬荫老师带领科研团队成功开发的低蠕变砖有着重要意义：①国内首创，成功应用于我国首座国产化的大型高炉（武钢5号炉，容积3200m3）上;②产品使用寿命长，连续使用16年，砖外形基本没有变化，如格子砖高H=100土2mm、孔径43mm使用前后基本一致（见图）。目前仍是国内外领先水平;③终结了此类产品靠进口的历史;④为我国今后建造大型高炉热风炉用耐材提供了有价值的参考，有益于窑炉的长寿;⑤推动、引领中国耐材的发展与进步，创造了潜在的巨大经济效益。该产品荣获武科大、河南省建材厅科技进步一等奖，国家教委三等科技奖和国家专利一项。

成果丰硕，交流学习

低蠕变砖的成功开发，让林彬荫老师更感悟到三石的价值，信心倍增。他带领他的科研团队，不断创新，开拓进取，以三石为基，先后又研制成功了如下产品：

1.抗热震低蠕变砖共四大类十二个品牌，该砖是在抗蠕变性的基础上增加抗热震性，主要应用在热风炉温度波动频繁的部位（如管道部位）使用。同时明确提出热风炉用耐材应同时具有抗蠕变和抗热震性指标的全新观点，纠正了国外某公司和H公司进口我国的产品只强调抗蠕变而无抗热震指标的不足，由此更保证高炉热风炉使用的长寿命。2004年获冶金科学技术进步三等奖。

2.红柱石-SiC-C砖应用在原首钢150吨、260吨鱼雷铁水罐（车）上，垄断十余年（未脱S、P、Si），市场占有率在95%以上。

3.低气孔高荷软特种粘土砖利用某地新发现的硅线石与红柱石复合粉料，使普通粘土砖性能有了新突破，获国家专利一项，2009年通过河南省科技厅鉴定。

4.工业窑炉用抗热震砖系列材料的抗热震30次、50次、70次、≥100次;Al2O345-70%、荷重软化温度（0.2Mpa，0·6%，≥1450-1500摄氏度（1550摄氏度）。适用于不同领域的工业窑炉对抗热震耐材的要求，涵盖面广，更具普遍性，是耐材发展新的亮点。如顺利供给俄某钢厂大型高炉（容积5500m3）热风炉（顶燃式）耐材产品，其中有一个产品Al2O3≥52%，荷重软化温度≥1400摄氏度，而热震稳定性（1300摄氏度，水冷）≥100次（国内现改动为1100摄氏度，水冷进行检测）。

5.改性粘土砖、高铝砖经过多年的研发实践证明，林老师团队提出在生产普通粘土砖、普通高铝砖时，适量加入“三石”，可以极大改善和提高该砖的品质，随着“三石”加入量的增加，产品性能、质量提高更明显，由量变到质变。林彬荫老师称为加法技术路线。此条技术路线对铝硅质耐材的发展具有重要意义。

6.莫来石质均化料林彬荫老师用山西矾土、煤矸石（硬质粘土）高岭土及“三石”为原料，合成了Al2O3含量70-73%，莫来石含量85-90%的莫来石熟料。此技术已转让，产品已投放市场。此科研成果提高了某些原料的使用价值，又扩大了新资源，是耐材提质增效的新亮点。

以上林彬荫老师及及其团队的研究成果，都彰显了“三石”的重要价值，从中亦看到林彬荫老师坚持开拓、进取、务实、创新精神的良好素质。

现在人为可以设计：用林彬荫老师的加法技术路线，即在原有铝硅系原料的基础上，选择加入“三石”，开发出能提高力学性能（高荷软、抗蠕变）、抗热震、耐侵蚀的新产品，开发新市场。林老师为了与同行分享以“三石”为基础的研究成果，进一步推广应用“三石”，协助《中国耐材协会》、《中国耐材市场杂志社》，自2007年起到2013年，每年组织一次全国“三石”科研、生产应用研讨会（2011年、2012年因故未举办）;林彬荫老师先后被邀或与某公司一道到全国十多个省（区）市巡回宣讲“三石”;2009年协助北京冶金工业信息标准研究院修订“三石”新标准，任顾问、第一起草人;受国外邀请到法国，两次到南非专题考察、交流学习红柱石研发情况;先后由冶金工业出版社出版了编著或合编著作六本：《耐火矿物原料》、《耐火材料实用手册》、《工业窑炉用耐火材料手册》、《蓝晶石、红柱石、硅线石》（1-3版）。现撰写第七本著作《耐火材料原料》，计划2015年5月出版。发表论文30余篇，其中约有10篇以“三石”为题材入选国际学术会议。先后荣获“创业中国十大创新人物”、“全国劳动英模”、“辉煌中国·时代精英人物”等荣誉称号。

市场前景广阔，创造巨大价值

从1985年至今，已近30年，林彬荫老师执著研发“三石”，开发了多种新型优质耐火材料。科技创新，调结构，促发展，首先受益的是巩义五耐总厂。

五耐总厂经过多年的发展，已经从一个年产值不到100万元的村办小厂，发展成为具有8个耐火材料生产分厂、产值超4亿元的大型耐火材料生产企业，年产各种耐火材料20余万吨，广泛用于冶金、建材、陶瓷、石化、机械等行业的高温窑炉，产品畅销全国30多个省市的200多家用户，并出口美国、俄罗斯、荷兰、印度、意大利、乌克兰、墨西哥等数10个国家和地区。至今已为宝钢、鞍钢、武钢、首钢、太钢、攀钢、昆钢、马钢、邯钢、柳钢、本钢等现代化钢铁企业的数百座大型高炉、热风炉及炼钢系统生产供应了各种耐火材料，多种产品技术上居国际先进或国内领先水平，填补了多项国内空白。

“三石”的重要价值，经过近30年的实践，耐材生产厂家、用户、设计单位等，对用三石开发的产品，给予了认可，开了绿灯通行。据林彬荫老师估计，全国耐材厂家，不论大、中、小、微企业，尤其是以铝硅系原料生产厂家，约85%以上企业或多或少都用“三石”来改善、提高或开发新产品。“三石”市场空间之大，让人拍手称快。如果普通的粘土砖、高铝砖生产时添加“三石”，产品质量得以提高，上了新台阶，增加多少效益、节省了多少资源简直难以估量。产品质量的提高，意味着延长了工业窑炉的寿命，创造了难以估量的财富。

我国有丰富的“三石”资源，品种全，总体质量好，同时，选矿技术已趋完善、成熟，为开发利用“三石”提供了优质原料、可靠的物质基础。为了国家富强、民族振兴、人民幸福，我国经济全面有序发展，冶金、建材、化工等行业正处于技术发展和工艺变革的时代，为新型优质耐火材料提供了巨大的市场空间。

林彬荫老师介绍说，“三石”具有优良特性，以“三石“为基础的产品寿命长、污染少是节能型“绿色耐材”，“三石”释放的是正能量，是节能降耗、利国利民的具特色的好原料。他坚信，“三石”的开发和应用必将增加耐火材料更多新品种，促进耐火材料的发展，进一步适应冶金等工业领域窑炉的需要。