耐火材料行業(yè)是為高溫技術(shù)服務(wù)的重要基礎(chǔ)行業(yè)，與鋼鐵工業(yè)的關(guān)系尤為密切。高溫工業(yè)尤其是鋼鐵冶煉技術(shù)的新發(fā)展，促進(jìn)了耐火材料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。耐火材料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步又保證了高溫工業(yè)新技術(shù)的實(shí)施。鋼鐵工業(yè)中各種窯爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、長壽都離不開耐火材料，各種窯爐因用途和使用條件不同，對構(gòu)成其主體的耐火材料的要求也不同，而不同種類的耐火材料也由于化學(xué)物質(zhì)組成、顯微結(jié)構(gòu)的差異和生產(chǎn)工藝的不同，表現(xiàn)出不同的基本特性。因此，了解研究工業(yè)窯爐用耐火材料，就有必要了解耐火材料的基本性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，此篇重點(diǎn)介紹高爐、熱風(fēng)爐用耐火材料。

高爐爐體用耐火材料

高爐是煉鐵的主要設(shè)備，它具有產(chǎn)量大、生產(chǎn)率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，這是其它煉鐵方法所無法比擬的。

隨著世界各國鋼鐵工業(yè)的進(jìn)步，高爐朝著大型化、高效化和長壽化發(fā)展，逐步采用富氧噴煤、高風(fēng)溫操作、高壓爐頂?shù)刃碌囊睙捈夹g(shù)。高爐爐襯工作條件隨之發(fā)生了重大變化，其使用周期降低較多，一般只有5～6年。特別是高爐爐身下部及爐腰、爐腹部位，其使用周期就更短。為適應(yīng)這一發(fā)展，高爐用耐火材料也有了較大的變化，長壽命新型、高效耐火材料逐漸被應(yīng)用，高爐壽命逐步提高。

根據(jù)高爐爐襯的操作條件和蝕損的特征，要求耐火材料具有：

⑴良好的高溫使用性能，在長期高溫下熱穩(wěn)定性好。

⑵常溫和高溫下的強(qiáng)度要高，耐磨性能要好。

⑶致密度高，導(dǎo)熱性好，顯氣孔率低，高溫收縮小。

⑷能抵抗高溫、高壓下的鐵水、熔渣、高爐煤氣和爐塵的劇烈沖刷和侵蝕。

⑸耐火磚外形尺寸準(zhǔn)確，能確保磚縫達(dá)到規(guī)定的要求。

目前，高爐用耐火材料的品種很多，爐身中上部一般采用性能優(yōu)異的粘土磚或高鋁磚，爐身下部、爐腰及爐腹則用碳質(zhì)制品、碳化硅磚、莫來石磚、剛玉磚等特種耐火材料，特別是最近發(fā)展起來的碳化硅磚，在高爐上的應(yīng)用獲得了成功。同時，其它不定形耐火材料也得到了廣泛應(yīng)用。

爐喉和爐頂用耐火材料

爐喉主要起保護(hù)爐襯、合理布料的作用。爐喉正常工作時，溫度為400～500℃，這一區(qū)域主要受爐料直接沖擊和摩擦作用，但煤氣流的沖刷相對較輕。因此，爐喉一般采用水冷或無水冷鋼磚（鑄鋼件），水冷鋼磚與爐殼之間充填澆注料，無水冷鋼磚安裝時，配合施工澆注料。爐頂即煤氣封罩，一般采用金屬錨固件加耐磨的耐火噴涂料。

爐身用耐火材料

爐身是高爐重要的組成部分，起著爐料的加熱、還原和造渣作用。自始至終承受著煤氣流的沖刷與物料的沖擊。但爐身上部和中部溫度較低（400～800℃），無爐渣形成和渣蝕危害。這部位主要承受爐料沖擊、爐塵上升的磨損或熱沖擊（最高達(dá)50℃/min）或者受到堿、鋅等的侵入和碳的沉積而遭受破壞。所以該部位主要采用低氣孔率的良好粘土磚及高鋁磚。特別是在耐火制品品種增加和質(zhì)量提高的情況下，高爐爐襯壽命都大為延長。

但是隨著大中型高爐操作條件苛刻化和大幅度延長高爐壽命制度的確立，該部位要求采用在耐剝落性和耐磨性方面都很優(yōu)異的耐火材料。因此，在爐身上部還采用磷酸鹽結(jié)合的粘土磚，上部和中部還采用硅線石質(zhì)耐火磚和耐剝落性優(yōu)異的高鋁質(zhì)耐火磚。

爐身下部溫度較高，這部分區(qū)域是熱交換較多的區(qū)域，有大量低熔物形成，有熾熱爐料下降時的磨擦作用，煤氣上升時粉塵的沖刷作用和堿金屬蒸氣的侵蝕作用。因此，這個部位極易受侵蝕，嚴(yán)重者冷卻器全部被侵蝕光，只靠鋼殼來維持。所以，要求采用有很好的抗渣性、抗堿性和高溫強(qiáng)度及耐磨性較高的良好粘土磚、高鋁磚、剛玉磚、鋁炭磚或碳化硅磚，對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚的。

爐腰用耐火材料

爐腰起著上升煤氣流的緩沖作用。爐料在這里已部分還原造渣，料層的透氣性變差，同時渣蝕嚴(yán)重。另外，爐腰部位的溫度高（1400～1600℃，高溫輻射侵蝕嚴(yán)重；堿的侵蝕也比較嚴(yán)重；含塵的熾熱爐氣上升，對爐襯產(chǎn)生較強(qiáng)的沖刷作用；焦炭等物料產(chǎn)生摩擦；熱風(fēng)通過時引起溫度急劇變化作用。上述諸多因素的共同作用，使這個部位的耐火材料損毀很嚴(yán)重。因此，爐腰部位一般選擇抗渣侵蝕性強(qiáng)、耐沖刷的耐火材料。對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚。

爐腹用耐火材料

爐腹連接著爐缸和爐腰。這一區(qū)域溫度更高，其下部爐料溫度約在1600～1650℃，氣流溫度也高，并形成大量的中間渣開始滴落。該部位所受的熱輻射、熔渣侵蝕都很嚴(yán)重。另外，堿金屬的侵入，碳的沉積而引起的化學(xué)作用，由上而下的熔體和由下而上的熾熱氣流的沖刷作用也加劇。所以，爐腹部位歷來都是高爐壽命最短的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，該區(qū)域的材料應(yīng)有很高的抗侵蝕、抗沖刷能力，同時還要兼有一定的抗熱震能力。因此，現(xiàn)代大中型高爐在此部位采用這類耐火材料比較普遍。燒成鋁炭磚及燒成微孔鋁碳磚也具有較好的抗壓、抗折、抗侵蝕、抗沖刷能力，導(dǎo)熱性好，而且容易掛渣，最重要的是抗熱震能力強(qiáng)，價(jià)格也比較便利，在我國中型和中小型高爐采用的比較普遍。對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚的。

爐缸、爐底用耐火材料

爐缸是盛裝鐵水和熔渣的地方，并燃燒焦炭產(chǎn)生大量煤氣，為高爐還原制造初始條件。爐缸部位特別是風(fēng)口區(qū)是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域，其溫度在1700～2000℃，爐底溫度一般在1450～1500℃。爐缸內(nèi)襯除受高溫作用外，還主要受到渣鐵的化學(xué)侵蝕與沖刷，爐底主要以鐵水的滲入侵蝕為主。在鐵水侵入的同時，堿和鋅也侵入。鐵水侵入可引起耐火磚上浮，化學(xué)侵蝕可引起耐火磚脆化層的擴(kuò)展，從而使高爐爐底耐火材料發(fā)生嚴(yán)重破壞。這些部位要求耐火材料具有耐鐵水侵蝕性、耐鐵水滲透性、耐堿性、容積穩(wěn)定性和適宜的導(dǎo)熱性。

爐缸是高爐的重要部位。該部位內(nèi)襯破損的主要原因是：

⑴渣、鐵水的侵蝕；

⑵堿金屬的侵蝕；

⑶高溫煤氣流的沖刷；

⑷熱應(yīng)力的破壞；

⑸CO2、O2、H2O的氧化、侵蝕等。

這一部位內(nèi)襯破損是多種因素綜合作用的結(jié)果，既有化學(xué)的、熱力的，也有機(jī)械的作用。所以，爐缸用耐火材料的性能應(yīng)滿足如下要求：

⑴耐高溫性，鐵水溫度1500℃左右，爐渣溫度更高；

⑵耐侵蝕性，如高溫爐渣的侵蝕，特別是渣中堿金屬及氧化物時侵蝕性更強(qiáng)，其次是鐵水的侵蝕，還有CO、CO2、H2O的侵蝕；

⑶耐沖刷、耐磨性；

⑷抗?jié)B透性；

⑸高導(dǎo)熱性。

爐缸風(fēng)口帶可采用剛玉-莫來石磚或棕剛玉磚、硅線石磚；在渣鐵水接觸的熱面一般可采用陶瓷耐火材料即剛玉-莫來石磚或棕剛玉磚，在冷面選用致密炭磚或石墨化、半石墨化炭磚，也可選用小塊微孔炭磚、模壓炭磚；爐底選用半石墨炭磚、微孔炭磚，爐底找平層上面用一層石墨化炭磚。