耐火砖技术要求及工业窑炉应用

高温技术对工业窑炉耐火砖的要求

耐火砖是高温工业的重要基础材料。高温工业尤其是钢铁冶炼技术的新发展，促进了耐火砖工业的技术进步。耐火砖工业的技术进步又保证了高温工业新技术的实施。往往每一项高温新技术都会要求有新的耐火砖或性能更优的耐火砖为前提，而且高温新技术对耐火砖提出了更苛刻的要求。关于耐火砖技术的内容，有各种不同的见解，我们则按原料技术、生产技术、开发技术和应用技术来划分。过去一般认为，耐火砖技术就是原料技术，为了制造高质量耐火砖，要条件就是要确保高质量原料。但是，现在的应用技术则已变为耐火砖技术中的主导技术了，而且发展相当迅速。

高温工作环境下影响耐火砖蠕变率的主要因素

耐火砖的蠕变是温度、应力、时间和材料结构构函数。耐火砖所处的温度愈高，承受应力愈大，时间愈长，蠕变率愈大。

当耐火砖完全由晶体构成时，蠕变除受到与晶体弹性有关的晶体的键强影响以外，主要受晶体由空位扩散、位错移动、晶界滑移和晶粒间的结合状态所控制。晶体缺陷愈少、晶界较少以及晶粒问穿插结合较强，皆不易产生严重蠕变。

当耐火砖含有玻璃相，特别是当玻璃相为连续相时，耐火砖的蠕变受玻璃相控制。玻璃相的量愈多和黏度愈低，耐火砖在低应力下即可产生黏性流动，故在高温下蠕变愈严重。当耐火砖中含有在高温下可能形成液相的杂质时，杂质形成的液相量愈多，如粘土砖的蠕变就比较大。还有其黏度随温度升高降低愈快，则蠕变愈严重。

耐火砖中晶粒边界处的气孔或裂纹可直接引起晶粒边界的滑移。另外，在高温下耐火砖中的液相可向同相间的气孔中渗透，特别是向25μm以下的中、小气孔渗透，因而气孔的存在，通过渡相的迁移也影响蠕变。所以，耐火砖的气孔对蠕变影响很大。提高耐火砖的气孔率，实际上就可提高其蠕变率。

高温工业窑炉用耐火砖

高温工业窑炉用耐火砖主要介绍冶金行业炉窑所用的耐火材料。随着工业的发展，耐火砖的应用范围及种类愈来愈多，其功能日益显著。下面河南耐火材料厂为大家详解下各种高温工业窑炉用耐火砖。

一、焦炉用耐火砖 焦炉发展的趋势是扩大炭化室容积及减薄燃晓室和炭化室之间的隔墙，以缩短结焦时间并提高生产能力，焦炉的炉顶、燃烧室、炭化室、斜道区及蓄热室主要采用硅砖，其余部分使用粘土砖，炉头部分则 采用高铝耐火砖。砌筑现代化大型焦炉要求采用高强度、高密度低膨胀硅砖，以强化炉体结构并提高炉墙的导热效果。

二、高炉用耐火砖 高炉日趋大型化，并采用高压炉顶、高风温、综合喷吹以及微机控制等新技术强化冶炼，因而耐火材料使用条件极为苛刻，高炉炉喉、炉身-般采用粘土砖或高铝耐火砖，炉腰和炉腹采用莫来石砖、刚玉砖及铬刚玉砖等。20世纪70年代开始使用氮化硅结合的碳化硅砖等特种耐火材料。炉缸大多采用碳砖、微孔与超微孔碳砖，以及陶瓷耐火材料与碳砖的复合材料砌筑。

热风炉用耐火砖 热风炉用耐火材料的选择主要取决于热风温度，当风温低于900℃，普遍采用粘土砖；风温900〜1000℃时，高温部位的衬砖与格子砖则选用高铝耐火砖、莫来石砖或硅线石砖；风温高于1100℃，需要选用低蠕变变性的高铝耐火砖、莫来石砖、硅砖及堇青石砖作为衬砖及格子砖，也有很多热风炉现在用耐火球来替代格子砖，得到了很好的应用。

铁水预处理用耐火材料 铁水预处理是生产高质量不锈钢和低磷钢，提高转炉精炼效率的重要措施。铁水在脱硅、脱磷及脱硫过程中，由于熔剂的作用，炉渣碱度从 0.5波动至3.0以上，对容器的内衬产生严重的侵蚀，铁水预处理容器渣线部位用不烧砖砌筑，渣线以下则采用不同档次的Al2O3-SiC-C砖。

转炉用耐火砖 转炉的发展方向为大型化、高温化及顶底复吹化。由于炉身各部位使用条件的差异，炉衬侵蚀速度极不均一，故选用不同品种与质量的衬砖综合砌筑。炉口、炉帽、炉身装料泥、渣线、耳轴部位、出钢口及炉底风口部位等易损区主要采用镁碳砖、镁白云石碳砖。其它部位及炉底风口部位等易损区主要采用镁碳砖。镁白云砖及烧成油浸镁白云石砖等。

电炉用耐火砖 电炉发展的方向为高功率和超高功率电炉及直流电弧炉。前者的特点是单位时间内输入的热能大幅度增加，熔化时间显著缩短，对耐火材料的要求更加苛刻。后者则具有节约电能与石墨电极消耗低等经济效益。炉顶由硅砖改用Al2O3为75~85%的高铝耐火砖、直接结合镁砖、镁铬砖及镁碳砖，作为薄弱环节的炉墙濠线区和热点部位主要选用熔铸镁铬砖、直接结合或再结合镁铬砖及镁碳砖。熔池堤坡上部的渣线部位多采用与炉墙热点部位相同或类似的砖，炉底以烧结良好的镁砂或电熔镁砂捣打制成，直流电弧炉由于增加了底电极，炉底结构较复杂，所用材质相同，但对导电性能有一定要求，寿命也相应低些。

平炉用耐火砖 平炉已逐渐被氧气转炉取代，中国仍保留了部分平炉，自采用氧气顶吹操作后，强化了冶炼强度。炉衬损毀较快，炉顶已从过去采用硅砖，改为镁铝砖、镁铬砖及方镁石一镁铝铬复合尖晶石砖。炉底工作层为电熔镁砂烧结层，堤坡全部采用镁砖。沉渣室顶用高铝耐火砖或镁铝砖砌筑，蓄热室下部格子砖采用粘土砖。中、上部则用高铝耐火砖，上部也有使用镁橄榄石砖的。 

炉外精炼炉用耐火砖 炉外精炼技术的采用是生产洁净钢、提高初炼炉效率及保证连铸顺行的龙要手段，迄今用于工业生产的炉外枏炼方法虽多达数十种，但脱气、排除杂质、调整成分与调节温度等精炼操作大多在盛钢桶中完成。精炼装置用耐火材枓在高温、真空及炉渣碱度与钢液中氧气浓度变化大的环境下，并经受热震荡及钢液与炉渣的冲剧与侵蚀。因此对其质量要求极为严格。根据冶炼工艺及应用部位的不同，常用的有镁碳砖、镁白云石碳砖、直接结合镁砖、镁铬砖、电熔再结合镁铬砖及熔铸镁铬砖等。钢纤维增强高铝浇注料、低水泥浇注料及无水泥低水分浇注料等亦开始应用。

铸钢设备用耐火材料 连铸中间罐主要使用硅质或镁质绝热板作内衬，罐内安装的过滤器主要为氧化钙质、氧化锆质、氧化铝质或氧化锆一氧化铝质耐火材料。整体塞棒主要采用铝碳质材料，滑动水口现采用铝碳质、莫来石质、刚玉质、铬刚玉质与铝碳质滑板。长水口则采用熔融石英及铝碳质材料，亦有采用氧化铝一氧化锆质复合材料的，侵入式水口主要采用铝碳及铝碳一锆碳质复合材料、定径水口主要用锆英石质或锆质材料，水平连铸用分离环从主要选用单一的氮化物进而采用氮化硅一氮化硼与赛隆一氮化硼等复合材料。

盛钢桶用耐火砖，由于多炉连铸和冶炼洁净钢的需要，盛钢桶容积不断扩大，钢水温度提高，盛钢时间延长及对钢水吹氮等综合因家的影响，耐火材料使用条件日益苛刻。发展趋势之一示渣线和其它易侵蚀部位采用镁白云石碳砖、铝镁尖晶石砖、镁铬砖、镁碳砖和镁铝碳砖等，另一趋势是内衬整体化，采用镁锆质等浇注料以模型芯搌动法成型。

加热炉、均热炉与热处理炉用耐火砖 此类炉子操作温度除均热炉在液态抹渣时可达1500℃外，一般均不超过1400℃。但炉底和炉墙根部常受熔融氧化铁皮渣的侵蚀，损毁较为严重，加热炉炉底工作层用耐火砖从高铝耐火砖或镁砖改用电熔莫来石砖或刚玉砖，其余部位采用的耐火材料除粘土砖、高铝耐火砖外，还使用高铝水泥或磷酸盐耐火浇注料预制块。高铝氮化硅浇注料。炉内滑道低温区采用耐热铸钢与高铝一碳化硅座砖，高温区则采用棕刚玉一氮化硅座砖。此外，为了节约能源还大量使用耐火纤维，漂珠砖等隔热材料。

有色金属冶炼炉用耐火砖 有色金肩种类繁多，冶炼方法不一，熔体熔化温度低，流动性好，拌液量大，但物料焙烧与金属冶炼炉的温不高。用粘土砖、硅砖及高铝耐火砖外，高强度不定形耐火材枓与耐火纤维制品，碳质与碳化硅制品以及直接结合镁铬砖与熔铸镁铬砖等等，均已在不同领域 中应用。

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