高炉用耐火材料
炉 衬 材 料
炉衬材料所谓炉衬材料，就是将碳、石墨材料用于一些高温炉的内衬（砌筑炉子的内圈），作为高温耐火材料使用，它的作用相当于耐火砖的作用。
如高炉炭块、电炉炭块及铝电解槽用炭块等，根据材质可以分为炭块、半石墨质炭块、含硅炭块和石墨块等。
1.炭块为冶金行业大量使用的炭质耐火材料，它具有良好的导热性、导电性、化学稳定性、高温体积稳定性及高温强度。
高炉碳块：高炉是用焦炭把铁矿石还原成生铁的设备。
高炉碳块是指高炉的炉衬、炉底、铁水滞留口、风口等处内铺的碳砖。
高炉炭块在1920年德国即开始使用，目前，大型高炉从炉底、炉缸到炉腹等部位大量使用炭块砌筑，有的一直砌到炉身。
铝电解槽用炭块用于砌筑铝电解槽的内衬，并作为阴极导电材料。
一来作为耐高温的耐火材料，二来也作为阴极参与导电。
电炉炭块用于砌筑电石炉、铁合金炉、石墨化炉的炉底、炉缸和炉墙。
炭砖则在化工设备中作为耐腐蚀的衬里使用。
这类产品的共同特点是：只经过1300℃焙烧，所以都是炭质的，而不是石墨质的。
炭块是以无烟煤和冶金焦为主要原料（有时也用石油焦和沥青焦）生产的导电耐高温材料。
只经过焙烧处理而不经过石墨化处理。
它的电阻率高，导热性和抗氧化性均不如石墨块，灰分高，但其在常温下的抗压强度要比石墨块高，其生产成本仅为石墨块的1/2。
2.半石墨质炭块是在生产的过程中，在原材料中就加入一定比例的天然石墨或人造石墨，以提高炭块的使用性能，半石墨质炭块的生产成本要高于炭块的成本，使用性能要好于炭块。
3.含硅炭块是在生产的过程中，在原材料中就加入一定比例的硅，含硅炭块在使用性能上，抗氧化性能、强度、硬度都比炭块要好。
但生产成本要高于炭块的成本，用途没有炭块广泛。
4.石墨块一种是使用的原材料全部是石墨质材料，经焙烧而不经过石墨化生产出来的，一种是使用煅后石油焦为原材料，按石墨电极的生产方法生产出来的，必须经过石墨化处理。
石墨块的成本是最高的，使用性能也是最好的。
各种炭块都是用震动成型的方法生产的。
关于炉衬耐火材料的选择
关于炉衬耐火材料的选择现代技术的发展，大大地促进了我国高炉技术的进步，高炉一代寿命大大提高。
这除了应归于高炉炉体结构参数趋于合理、操作参数的进一步优化外，还应归功于高炉炉衬耐火材料与施工技术的进步。
我们就国内目前高炉炉衬耐火材料的应用情况，优选了三套比较有代表性的方案。
其中，方案一选择了高导热石墨炭和半石墨化烧成炭砖砌筑炉底：炉缸采用高导热的微孔炭砖；并采用陶瓷杯技术；炉腹、炉腰、炉身下部选用si3N4结合sic砖。
这种结构选择的材料等级较高，造价较贵。
方案二以国产烧炭块代替方案一中的烧成炭砖，并以国内自行研制的与si3N4结合sic砖性能接近，而价格便宜得多铝碳砖部分代替si3N4结合sic砖，以达到降低造价的目的。
方案三采用了与方案二相同的炉底结构，但在炉腹、炉腰、炉身下部直至中部大量采用烧成铝碳砖代替si3N4结合sic砖，进一步降低高炉造价。
下面就有关高炉炉衬耐火材料的选择分别预以说明。
一、炉缸、炉底的耐火材料的选择高炉炉底、炉缸是高炉的重要部位，炉龄的长短，主要取决于这两部位的使用寿命。
因此，近代高炉在此部位均采用炭砖加陶瓷杯的混合结构。
炉底下部全部使用炭砖，上部靠周边冷却壁砌筑环形炭砖，炉缸部位也采用炭砖砌筑，在炉底中央和炭砖内侧砌筑陶瓷质材料的陶瓷标。
采用这种结构形式，其目的是利用炭砖热传导性能好的特点，加强炉底冷却散热，将铁水凝固等温线（1500℃）向上部推移，并把800℃左右的化学反应等温线推至保护层内，从而减缓炉底侵蚀速度，防止环形断层的发生，延长炉底使用寿命，另外，炭砖的最大弱点是抗氧化能力差。
尽管高炉冶炼性属于还原性气氛，但是暴露无遗在与炉气接触的炭砖，仍然非常容易氧化。
因此，采用在炭砖内侧镶砌一层高温理化性能特好的中性陶瓷材料以保护炭砖在烘炉期间和炉役前期不被氧化的陶瓷杯技术，能够有效地阻止液体炉渣和铁水过早地向炭砖渗透接触，间接地延长高炉的使用寿命。
在方案一中，我们推荐了炉底为半石墨化炭砖加高导热石墨炭砖，炉缸侧壁为国产微孔炭砖，整个炭砖内侧为莫来石砖砌筑的陶瓷标的方案。
高炉用耐火材料
高炉用耐火材料高炉用耐火材料12．2．3．1对耐火材料的要求：根据高炉炉衬的工作条件和破损机理，炉衬材料的质量对炉衬寿命有重要影响，故对高炉用耐火材料提出如下要求：(1)高耐火度和高荷重软化点，以抵抗高温和高温压力下的破坏作用；(2)低气孔率并没有裂纹，以抵抗煤气的渗入和熔渣的侵蚀作用；(3)低Fe203，以防止CO在炉衬内的分解； (4)高机械强度，以抵抗机械磨损和冲击破坏；(5)良好的化学稳定性，以提高抵抗炉渣化学侵蚀的能力； (6)体积稳定性好，以适应炉内温度波动时能抵抗急冷急热破坏的需要；(7)外形尺寸准确，以保证施工质量。
12．2．3．2高炉常用耐火材料高炉常用的耐火材料主要有陶瓷质材料和炭质材料两大类。
陶瓷质材料包括黏土砖、高铝砖、刚玉砖和不定形耐火材料等；炭质材料包括炭砖、石墨炭砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。
A黏土砖和高铝砖黏土砖是高炉上应用最广泛的耐火砖，它具有良好的物理机械性能，化学成分与炉渣相近，不易和渣起化学反应，有较好的机械性能，成本较低。
高铝砖是A1203含量大于48％的耐火制品，它比黏土砖有更高的耐火度和荷重软化点，由于A1：0，为中性，故抗渣性较好，但是加工困难，成本较高。
高炉用黏土砖和高铝砖的理化指标见黏土砖和高铝砖的外形质量也非常重要，特别是精细砌筑部位更为严格，有时还需再磨制加工才能合乎质量要求，所以在贮运过程中要注意保护边缘棱角，否则会降低级别甚至报废。
B炭质耐火材料近代高炉逐渐大型化，冶炼强度也有所提高，炉衬热负荷加重，炭质耐火材料具有独特的性能，因此逐渐应用到高炉上来，尤其是炉缸炉底部位几乎普遍采用炭质材料，其他部位炉衬的使用量也日趋增加。
炭质耐火材料主要特性如下：(1)耐火度高，炭是不熔化物质，在3500~C升华，在高炉冶炼温度下炭质耐火材料不熔化也不软化；(2)炭质耐火材料具有很好的抗渣性，对酸性与碱性炉渣都有很好的抗蚀能力；(3)具有高导热性，抗热振性强，可以很好地发挥冷却器的作用，有利于延长炉衬寿命；(4)线膨胀系数小，热稳定性好；，(5)致命弱点是易氧化，对氧化性气氛抵抗能力差。
高炉用耐火材料的发展概况
型的设计如武钢 １ 高炉的铜冷却壁薄炉： 结构。这 衬
一
区域选 用 耐火 砖 的原 则 是 ， 炉 渣 侵 蚀 性 能好 ， 抗
２ １年 ｌＪ ０ １ Ｏｑ
山 东
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第 ３ 卷 ３
表 ５ 炉腹 、 炉身和炉腰用砖 指标
力、 抗碱侵蚀能力 、 耐铁水渗透能力 ， 还具有很高的 导热能力 。本结构能够适应高炉长寿要求 ， 但存在
仅 留有很 薄 的镶砖 ， 耐火 材料 的用 量很 小 。比较典
３ 我 国大 型高炉耐火 材料应 用发展情况
３１ 宝钢 高炉 内衬 耐火材料 的配置发 展情况 ． 宝 钢炉 底 、 缸 结构 主要 考 虑 了 以下 ３ 典 型 炉 种 形 式 ：） 块炭 砖 结 构 。 ｌ ２高 炉第 一代 均 采 用 １大 和 了大 块 炭 砖 结 构 ， 砖 具 有 优 良的抗 渣铁 侵蚀 能 炭
隆结合 ＳＣ砖 。炉身 中部无 渣 区可选 用烧成 微孔 铝 ｉ
相 当 于绝 热 层 ， 因而 散 热仍 然 不 畅 ， 缸 炉 底 温度 炉 必然很 高 ， 响强化 冷却 的效果 。 影
２２ 炉 腹 、 身和炉 腰用砖 ＿ 炉
炭砖 。炉 身 上部 可 用 磷酸 浸 渍粘 土砖 。这 几 种砖 的强 度很 高 ， 碱侵 蚀 性 和抗 炉 渣 侵蚀 性很 好 ， 抗 导
效果较 好 。其 主要 优点 抗碱 性优 良 ， 抗炉 渣侵 蚀性
蔡 国庆 等
高炉用 耐火材料的发展概况
２ １年第 ５ ０ １ 期
较好 ， 抗铁水熔蚀性很好 ， 是微气孔砖 ， 适用于炉缸 砖 衬 。近 年 国 内相 继 开发 出多 种 陶瓷 杯用 砖 ， 都 则
是 高温烧 成 的。 国产 微孔 刚 玉砖 的各 项 性 能 均 已达 到或 优 于 法 国 陶 瓷 杯砖 ， 中抗 炉 渣 侵 蚀 性 和 耐 压 强 度更 其
高炉用耐火材料的损毁
２ １ 炉 身 上 部 ． 炉 身 上 部 一 边 承 受 装 人 物 料 下 落 所 产 生 的 磨 损 和 冲击 ，一 边 进 行 Ｃ 引起 的 间 接 还 原 。 Ｏ 所 生 成 的 Ｃ ： 体 引 发 碳 质 耐 火 材 料 的 氧 Ｏ 气 化 ； 由
毁。
在 试 运 转 期 间 没 有 发 生 问 题 没 有 发 现 足 之 处 。 根 据 ☆ 同 也
采 用 ｌ ～ Ｏ ｍ 石 灰 百 。 所有 各 个方 面均 达到 了操 作 参数 ０ ４ ｍ 々 在
细 石灰 的质 量 比得 上 由普 通 Ｍａｒ 并 流蓄热式 ｅ ｚ 竖 窑 煅 烧 出 石 灰 的 质 量 ，而 热 耗 却 更 低 。 采用 不 同石 灰石块度 ，由第 一座细 石灰 窑 取 得 的操 作 数 据 的 比 较 可 以说 明 普 通 Ｍａｒ ｅｚ并 流 蓄 热 式 竖 窑 与 细石 灰 窑 之 间 的 质 量 差异 与 操 作 参数 （ ３ 。 表 ） 从 窑 的产 量 数 据 看 ，很 明 显 ， 当 在 窑 内保 持 相 同 的 操 作 压 力 而 采 用 小 块 度 石 灰 石 时 ，预
改 进 可 供 选 择 的窑 — — 回转 窑 的 热 效 率 相 当 低 。 就 这 一 点而 论 ，更 换 现 有 的 回 转 窑 ，建 新 竖 窨煅 烧 小 块 度 石 灰 石 和 白云 石 的 市 场 潜 力 相
当 可 观
曲宝 辉
王晓 阳
基 于 数 次 实 验 室 试 验 的 结 果 和 在 意 大 利 建 成 石 灰 窑 取 得 的 经 验 ，现 在 Ｍａ ｒ 公 司 可 以 ｅｚ
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ２期
表 ２
Ⅱ产 量 ／ ｔ 热 耗 ／ ｃｌ（ ｇ石 艇 石 ｒ ｋａ ・ｋ 残糸 ｃ ／ ％ 活 性 度 耗 电 最 ／ ｗｈ ｒ ｋ ・ １ ０—２ ｒ 块 度 ／ ０帆 ％ 停 时 ／ …
列出高炉各部位用的耐火材料
列出高炉各部位用的耐火材料高炉是冶金工业中的重要设备之一，用于将铁矿石还原成纯铁的过程中，需要使用各种耐火材料来保护炉体和各个部位，以确保高炉的正常运行和安全生产。
下面将以高炉各部位用的耐火材料为标题，详细介绍每个部位所使用的耐火材料。
1. 高炉炉缸耐火材料炉缸是高炉的主要部位之一，承受着高温和高压的环境。
为了保护炉缸不受侵蚀，常用的耐火材料包括炉缸砖、炉缸衬砌等。
这些耐火材料具有高温抗热、耐侵蚀的特性，能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
2. 高炉炉壁耐火材料炉壁是高炉内部的主要组成部分，也是炉体的承重部位。
为了保证炉壁的强度和耐火性能，常用的耐火材料包括炉壁砖、炉壁衬砌等。
这些耐火材料具有良好的抗压强度和耐火性能，能够承受高温和高压的环境。
3. 高炉炉喉耐火材料炉喉是高炉出铁口的部位，也是高炉内部的热点区域。
为了保护炉喉不受侵蚀，常用的耐火材料包括炉喉砖、炉喉衬砌等。
这些耐火材料具有良好的耐热性能和抗侵蚀性能，能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
炉底是高炉的底部，承受着高炉内部的高温和高压。
为了保护炉底不受侵蚀，常用的耐火材料包括炉底砖、炉底衬砌等。
这些耐火材料具有高温抗热、耐侵蚀的特性，能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
5. 高炉炉顶耐火材料炉顶是高炉的顶部，也是高炉内部的重要部位之一。
为了保护炉顶不受侵蚀，常用的耐火材料包括炉顶砖、炉顶衬砌等。
这些耐火材料具有高温抗热、耐侵蚀的特性，能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
6. 高炉炉喉冷却装置为了保证高炉炉喉的正常运行，需要安装冷却装置来降低炉喉的温度。
常用的冷却装置包括炉喉冷却壁、炉喉冷却管等。
这些冷却装置能够有效地降低炉喉的温度，保护炉喉不受高温气体和炉渣的侵蚀。
7. 高炉炉顶冷却装置为了保证高炉炉顶的正常运行，需要安装冷却装置来降低炉顶的温度。
常用的冷却装置包括炉顶冷却管、炉顶冷却壁等。
这些冷却装置能够有效地降低炉顶的温度，保护炉顶不受高温气体和炉渣的侵蚀。
耐火粘土的用途
耐火粘土的用途耐火粘土是一种特殊的粘土，它具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化等优异性能，因此被广泛应用于各种工业领域中。
下面将从几个方面来介绍耐火粘土的用途。
一、冶金工业领域耐火粘土在冶金工业中的应用非常广泛，主要用于制造高炉、转炉、电炉、钢包等冶炼设备中的耐火材料。
这些设备所用的耐火材料需要具备抗高温、耐腐蚀、抗冲击等特性，而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
它可以制成各种形状的砖块、板材、管道等，用于构建冶炼炉体，同时还可以用于修补和更新炉体。
二、建筑工业领域在建筑工业领域，耐火粘土主要用于制造高温炉窑、火炉、烟道等设备中的耐火材料。
由于耐火粘土具有防火、隔热、耐腐蚀等特性，因此在建筑工业中也有广泛的应用。
例如，很多钢铁厂、火力发电厂、水泥厂、陶瓷厂等工厂所用的高温烟道、热风炉、窑炉等，都需要使用耐火粘土制成的耐火材料。
三、化工工业领域在化工工业中，耐火粘土主要用于制造化工反应器、炉窑、管道等设备中的耐火材料。
这些设备需要具备防腐、防蚀、耐高温等特性，而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
它可以制成各种形状的砖块、板材、管道等，用于构建化工设备，同时还可以用于修补和更新设备。
四、能源工业领域在能源工业中，耐火粘土主要用于制造炉窑、热风炉、锅炉、窑炉等设备中的耐火材料。
这些设备需要具备防火、隔热、耐高温等特性，而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
例如，很多热电厂、炼油厂、化肥厂、煤化工厂等工厂所用的锅炉、热风炉、窑炉等，都需要使用耐火粘土制成的耐火材料。
耐火粘土是一种非常重要的材料，在工业生产中有着广泛的应用。
它具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化等优异性能，可以制成各种形状的砖块、板材、管道等，用于构建各种耐火设备，同时还可以用于修补和更新设备。
随着工业生产的不断发展，耐火粘土的应用领域也将越来越广泛。
高炉用耐火材料
高炉用耐火材料高炉用耐火材料(refractories for blast furnace)砌筑高炉炉体及有关部位所使用的耐火制品。
高炉是利用鼓入的热风使焦炭燃烧及还原熔炼铁矿石的竖式炉，是在高温和还原气氛下连续进行炼铁的热工设备。
高炉用耐火材料损毁的原因主要是炉料机械磨损、碳素沉积、渣铁侵蚀、碱金属侵蚀和铅锌渗透、热应力和高温荷载等综合因素，其中温度是决定性的因素。
因此，高炉炉体易损部位均设有冷却系统，以提高炉衬的使用寿命。
随着钢铁工业的发展，高炉日趋大型化。
同时，采用了高压炉顶，高风温、富氧鼓风、燃料喷吹和电子计算机控制等新技术以强化冶炼，耐火材料使用条件更为苛刻。
通过采用耐火材料新品种及提高其质量，改进炉体冷却系统以及强化管理，一代高炉炉衬寿命不断延长。
高炉炉体用耐火材料高炉炉体由炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分组成。
炉体附设有风口、出渣口、出铁口、冷却系统及集气管与加料装置等设施。
高炉炉衬按其使用损毁特点可分为上、中、下3段：上段包括炉喉、炉身上部和中部；中段包括炉身下部、炉腰和炉腹；下段为炉缸和炉底。
高炉各部位及其侵蚀情况见图。
炉喉、炉身上部及炉身中部用耐火材料炉喉承受炉料下降时的直接冲击和摩擦，极易磨损，多采用高强度的粘土砖和高密度高铝砖砌筑，并采用铸钢板保护。
炉身上部和中部温度不超过700℃，无炉渣形成和炉渣侵蚀，除承受炉料滑行与冲击以及热烟气所携粉尘的摩擦而导致机械磨损外，主要是铅、锌侵入沉积，使衬砖组织变得脆弱，甚至鼓胀，还有碳素沉积及粘结物的作用，使炉衬开裂和结构松散。
整个炉体中该部位损毁较轻，一般采用氧化铁含量较低的致密粘土砖或高铝砖砌筑。
炉身下部、炉腰和炉腹用耐火材料炉身下部承受炉料下降时的摩擦与炉气上升时粉尘的冲刷作用，该部位温度较高并有大量炉渣形成，碱金属蒸气的侵蚀作用较重，因此炉衬损毁速度较快。
炉腰处温度高，炉渣大量形成，渣蚀严重，碱侵蚀及高温含尘炉气的冲刷均较炉身严重。
耐火材料镁钙砖
镁钙砖是一种耐火材料，主要用于高炉炉顶、二次燃烧、玻璃熔窑、碱性球团烧结炉等对镁钙系耐火材料有较高要求的场合。
它通常由镁质相和钙质相组成，其中镁质相具有较高的荷重体积膨胀和抗蠕变性，这使得镁钙砖在高温下具有良好的抗蠕变性。
镁钙砖的优点主要包括良好的抗蠕变性、较高的耐压强度以及良好的抗侵蚀性能。
此外，它的抗渣性能良好，并且可以在还原气氛中使用，这是它的一个重要优势。
它的抗压强度和抗折强度较高，使得它具有良好的耐磨性和耐冲击性。
这些优点使得镁钙砖在许多高温工业应用中得到广泛应用。
然而，镁钙砖也面临一些挑战和问题。
首先，它是一种复合砖，其性能受镁质相和钙质相的含量比例、颗粒大小、结合方式等因素的影响。
因此，在生产过程中，需要精确控制这些因素，以确保产品的质量和性能。
其次，镁钙砖在高温下容易发生氧化反应，这可能会影响其性能和使用寿命。
此外，由于其含有大量的钙质相，镁钙砖在高温下容易与碱性物质发生反应，这可能会对其耐侵蚀性能产生不利影响。
为了解决这些问题，一些生产商正在探索新的生产技术和材料。
例如，一些公司正在研究使用其他类型的结合剂和添加剂，以提高镁钙砖的抗氧化性能和耐侵蚀性能。
此外，一些新型耐火材料也在研究和开发中，如超微晶白云石砖和钛基结合镁钙砖等。
这些新型材料可能具有更好的高温稳定性和耐侵蚀性能，但也需要经过实际应用验证其性能和可靠性。
总的来说，镁钙砖是一种具有广泛应用前景的耐火材料。
虽然它存在一些挑战和问题，但通过改进生产技术和开发新型材料，我们可以进一步提高其性能和使用寿命。
在未来的高温工业应用中，镁钙砖有望继续发挥重要作用。
请注意，以上内容仅供参考，具体信息建议咨询专业人士。
古代高炉炼铁的原理
古代高炉炼铁的原理
古代高炉炼铁的原理是利用高温将铁矿石还原为金属铁的过程。
下面是具体的步骤：
1. 原料准备：将含有铁矿石的石矿石和还原剂（如木炭或焦炭）混合，以提供还原反应所需的碳源。
2. 加热：将混合物加入高炉中，并通过燃烧木炭或焦炭引起高温。
高炉通常由耐火材料（如砖和陶土）构建，以抵抗高温和化学侵蚀。
3. 还原反应：在高温下，石矿石中的铁氧化物与还原剂中的碳发生反应。
在还原剂的作用下，铁氧化物中的氧被去除，产生金属铁和二氧化碳。
4. 熔化：金属铁在高炉中的高温下熔化，并与其他矿石中的杂质结合形成熔渣。
这些杂质通常以石灰石或矽酸盐的形式存在。
5. 收集：熔渣从高炉底部流出，被收集和处理。
金属铁则在高炉底部积聚，形成炉渣与铁水两层。
6. 铁水分离：金属铁在高炉底部被分离出来，而熔渣则会继续流出。
该过程通常通过开启高炉底部的铁口来完成。
这些步骤基本上概括了古代高炉炼铁的原理。
这种方法被广泛使用，在许多文明和历史时期为铁制品的生产提供了基础。