現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，大大地促進(jìn)了我國高爐技術(shù)的進(jìn)步，高爐一代壽命大大提高。這除了應(yīng)歸于高爐爐體結(jié)構(gòu)參數(shù)趨于合理、操作參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化外，還應(yīng)歸功于高爐爐襯耐火材料與施工技術(shù)的進(jìn)步。我們就國內(nèi)目前高爐爐襯耐火材料的應(yīng)用情況，優(yōu)選了三套比較有代表性的方案。其中，方案一選擇了高導(dǎo)熱石墨炭和半石墨化燒成炭磚砌筑爐底：爐缸采用高導(dǎo)熱的微孔炭磚；并采用陶瓷杯技術(shù)；爐腹、爐腰、爐身下部選用si3N4結(jié)合sic磚。這種結(jié)構(gòu)選擇的材料等級較高，造價較貴。方案二以國產(chǎn)燒炭塊代替方案一中的燒成炭磚，并以國內(nèi)自行研制的與si3N4結(jié)合sic磚性能接近，而更具有價格優(yōu)勢的鋁碳磚部分代替si3N4結(jié)合sic磚，以達(dá)到降低造價的目的。方案三采用了與方案二相同的爐底結(jié)構(gòu)，但在爐腹、爐腰、爐身下部直至中部大量采用燒成鋁碳磚代替si3N4結(jié)合sic磚，進(jìn)一步降低高爐造價。下面就有關(guān)高爐爐襯耐火材料的選擇分別預(yù)以說明。
爐缸、爐底的耐火材料的選擇
高爐爐底、爐缸是高爐的重要部位，爐齡的長短，主要取決于這兩部位的使用壽命。因此，近代高爐在此部位均采用炭磚加陶瓷杯的混合結(jié)構(gòu)。爐底下部全部使用炭磚，上部靠周邊冷卻壁砌筑環(huán)形炭磚，爐缸部位也采用炭磚砌筑，在爐底中央和炭磚內(nèi)側(cè)砌筑陶瓷質(zhì)材料的陶瓷標(biāo)。采用這種結(jié)構(gòu)形式，其目的是利用炭磚熱傳導(dǎo)性能好的特點(diǎn)，加強(qiáng)爐底冷卻散熱，將鐵水凝固等溫線（1500℃）向上部推移，并把800℃左右的化學(xué)反應(yīng)等溫線推至保護(hù)層內(nèi)，從而減緩爐底侵蝕速度，防止環(huán)形斷層的發(fā)生，延長爐底使用壽命，另外，炭磚的最大弱點(diǎn)是抗氧化能力差。盡管高爐冶煉性屬于還原性氣氛，但是暴露無遺在與爐氣接觸的炭磚，仍然非常容易氧化。因此，采用在炭磚內(nèi)側(cè)鑲砌一層高溫理化性能特好的中性陶瓷材料以保護(hù)炭磚在烘爐期間和爐役前期不被氧化的陶瓷杯技術(shù)，能夠有效地阻止液體爐渣和鐵水過早地向炭磚滲透接觸，間接地延長高爐的使用壽命。
在方案一中，我們推薦了爐底為半石墨化炭磚加高導(dǎo)熱石墨炭磚，爐缸側(cè)壁為國產(chǎn)微孔炭磚，整個炭磚內(nèi)側(cè)為莫來石磚砌筑的陶瓷標(biāo)的方案。在方案二、三中，我們推薦了以國產(chǎn)不燒炭塊代替高導(dǎo)熱石墨炭磚、半石墨化炭磚和微孔炭磚，即爐底選用半石墨炭化不燒炭塊，爐缸側(cè)壁選用微孔不燒炭塊，整個不燒炭塊內(nèi)側(cè)為復(fù)合棕剛玉磚砌筑的陶瓷杯方案。莫來石磚和復(fù)合棕剛玉磚具有很強(qiáng)的抵抑渣鐵侵蝕的能力，同時還具有較強(qiáng)的搞沖刷的能力。所發(fā)，方案中推薦這兩種材質(zhì)為陶瓷杯的材料。方案一選用燒成炭磚，方案二、三選用不燒炭塊代替燒成炭磚，是基于采用不燒炭塊的新型綜合爐底在鞍鋼、太鋼、天鐵等多座高爐上使用后，已取得一定的效果，而且價格相對便宜。
二、風(fēng)口區(qū)域是整個高爐工況條件是為惡劣的區(qū)域之一，在此區(qū)域，沖刷、侵蝕、熱震三種破壞同時存在，特別是沖刷和侵蝕，對此區(qū)域磚襯造成的破壞作用十分巨大；同時，該區(qū)域孔洞較多，再加上風(fēng)口區(qū)域的耐火砌體既要對下部炭磚和剛玉磚進(jìn)行有效的保護(hù)，又要對上部磚襯進(jìn)行有效支撐。因此，該區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性至為重要。所以，在我們的三個方案中把剛玉莫來石組合磚作為首選方案。剛玉莫來石磚抗壓、抗折強(qiáng)度大，抗侵蝕抗沖刷能力強(qiáng)，同時還具有一定的抗震能力。采用離心澆注成型的剛玉莫來石組合磚還體致密，砌體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，具有很強(qiáng)的抗侵蝕的能力及抗機(jī)械沖刷和熱震的能力。
渣、鐵口區(qū)域也應(yīng)選用組合磚結(jié)構(gòu)為好。因此，在我們推薦的三個方案中，風(fēng)口、渣口均選用玉莫來石組合磚結(jié)構(gòu)。
三、機(jī)械沖刷力較強(qiáng)
因此，在此區(qū)域選用si3N4結(jié)合sic磚，磚中點(diǎn)狀布置AI2O3含量大于70%的高鋁磚是比較合理的。考慮到鋁炭磚尤其是燒成微孔鋁炭磚的研究與應(yīng)用成果，我們在方案二、三中采用部分選用鋁碳磚代替sic磚的方案。
四、在爐身中部，主要是熱震破壞，其次是機(jī)械沖刷。在所有的耐火材料中，澆成鋁碳磚尤其是燒成微孔鋁碳磚具有極好的抗震性能，同時又具有一定的抗沖刷能力。所以，我們在此區(qū)域選擇鋁碳磚作為首選方案，其次，一級高鋁磚用在此部位也是能夠滿足要求的，而且價格便宜。
在爐身上部，其破損主要是由于爐料下降對內(nèi)襯的機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕。但是，由于新設(shè)計的高爐大都采用倒扣式冷卻壁技術(shù)，因此布料對內(nèi)襯帶來的破壞作用已大大減輕?；瘜W(xué)侵蝕主要來自鉀、鈉、堿金屬在高爐下部被還原，隨著氣流上升至爐身上部，在磚襯表面重新凝固、聚集，同內(nèi)襯耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而對爐襯造成嚴(yán)重破壞，優(yōu)質(zhì)粘土磚通過真空浸漬磷酸處理，其抗堿金屬侵蝕的能力大大加強(qiáng)，同時其抗震性及強(qiáng)度也得到一定的改善，因此，我們在爐身上部選用了真空浸漬磷粘土磚。
五、不定型耐火材料的選擇
不定型耐火材料是高爐爐襯的重要組成部份，對高爐長壽起著至關(guān)重要的作用。在高爐用不定型耐火材料的研究方面我們起點(diǎn)比較早，后來又通過消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)不斷提高，并發(fā)展到一個新的水平。在三個方案中推薦的與耐火材料配套的不定型耐火材料，均屬我院研制的新成果，已成功地用于國內(nèi)大中型高爐，其中有的產(chǎn)品還用于國外工程。
六、出鐵場專用耐火材料用于大中型高爐鐵線、渣線、鐵溝、擺動溝等部位。要求抗沖刷，耐侵蝕，不滲透，抗氧化性能好，壽命長施工方便。
鐵、渣溝上加蓋，是為了防止出鐵、渣時鐵水和溶渣飛濺、熱氣流、煙塵向外擴(kuò)散減少環(huán)境污染。鐵渣溝溝蓋專用耐火材料為結(jié)合國內(nèi)狀況，采用化學(xué)結(jié)合超微粉藝生產(chǎn)的低水泥鋼纖維澆注料，性能達(dá)到或超過國外同類型產(chǎn)品的技術(shù)要求。
七、熱風(fēng)爐耐火材料的選擇
熱風(fēng)爐是整個高爐系統(tǒng)中的關(guān)系的關(guān)鍵設(shè)備，熱風(fēng)爐壽命對高爐的一代爐齡有著重要的影響，要提高熱風(fēng)爐的壽命，選擇的耐火磚與耐火泥漿應(yīng)除具有良好的耐火急冷急熱性，砌體還應(yīng)具有良好的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其密封性好，保溫性好。在熱風(fēng)爐耐火材料選擇睦，既要考慮壽命，又要考慮成本。在熱風(fēng)爐的中下部采用粘土磚和高鋁磚。在熱風(fēng)爐的上部考慮到高風(fēng)溫，采用硅磚。耐火泥漿選用與磚具有匹配的化學(xué)成份，高溫性能稍高的牌號相對應(yīng)。在爐殼與保溫爐襯間選擇噴涂料做為保護(hù)層，避免爐內(nèi)有害成份對爐殼的侵蝕，具體選擇可根據(jù)實(shí)際情況而定。
現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，大大地促進(jìn)了我國高爐技術(shù)的進(jìn)步，高爐一代壽命大大提高。這除了應(yīng)歸于高爐爐體結(jié)構(gòu)參數(shù)趨于合理、操作參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化外，還應(yīng)歸功于高爐爐襯耐火材料與施工技術(shù)的進(jìn)步。我們就國內(nèi)目前高爐爐襯耐火材料的應(yīng)用情況，優(yōu)選了三套比較有代表性的方案。其中，方案一選擇了高導(dǎo)熱石墨炭和半石墨化燒成炭磚砌筑爐底：爐缸采用高導(dǎo)熱的微孔炭磚；并采用陶瓷杯技術(shù)；爐腹、爐腰、爐身下部選用si3N4結(jié)合sic磚。這種結(jié)構(gòu)選擇的材料等級較高，造價較貴。方案二以國產(chǎn)燒炭塊代替方案一中的燒成炭磚，并以國內(nèi)自行研制的與si3N4結(jié)合sic磚性能接近，而價格便宜得多鋁碳磚部分代替si3N4結(jié)合sic磚，以達(dá)到降低造價的目的。方案三采用了與方案二相同的爐底結(jié)構(gòu)，但在爐腹、爐腰、爐身下部直至中部大量采用燒成鋁碳磚代替si3N4結(jié)合sic磚，進(jìn)一步降低高爐造價。下面就有關(guān)高爐爐襯耐火材料的選擇分別預(yù)以說明。
爐缸、爐底的耐火材料的選擇
高爐爐底、爐缸是高爐的重要部位，爐齡的長短，主要取決于這兩部位的使用壽命。因此，近代高爐在此部位均采用炭磚加陶瓷杯的混合結(jié)構(gòu)。爐底下部全部使用炭磚，上部靠周邊冷卻壁砌筑環(huán)形炭磚，爐缸部位也采用炭磚砌筑，在爐底中央和炭磚內(nèi)側(cè)砌筑陶瓷質(zhì)材料的陶瓷標(biāo)。采用這種結(jié)構(gòu)形式，其目的是利用炭磚熱傳導(dǎo)性能好的特點(diǎn)，加強(qiáng)爐底冷卻散熱，將鐵水凝固等溫線（1500℃）向上部推移，并把800℃左右的化學(xué)反應(yīng)等溫線推至保護(hù)層內(nèi)，從而減緩爐底侵蝕速度，防止環(huán)形斷層的發(fā)生，延長爐底使用壽命，另外，炭磚的最大弱點(diǎn)是抗氧化能力差。盡管高爐冶煉性屬于還原性氣氛，但是暴露無遺在與爐氣接觸的炭磚，仍然非常容易氧化。因此，采用在炭磚內(nèi)側(cè)鑲砌一層高溫理化性能特好的中性陶瓷材料以保護(hù)炭磚在烘爐期間和爐役前期不被氧化的陶瓷杯技術(shù)，能夠有效地阻止液體爐渣和鐵水過早地向炭磚滲透接觸，間接地延長高爐的使用壽命。
在方案一中，我們推薦了爐底為半石墨化炭磚加高導(dǎo)熱石墨炭磚，爐缸側(cè)壁為國產(chǎn)微孔炭磚，整個炭磚內(nèi)側(cè)為莫來石磚砌筑的陶瓷標(biāo)的方案。在方案二、三中，我們推薦了以國產(chǎn)不燒炭塊代替高導(dǎo)熱石墨炭磚、半石墨化炭磚和微孔炭磚，即爐底選用半石墨炭化不燒炭塊，爐缸側(cè)壁選用微孔不燒炭塊，整個不燒炭塊內(nèi)側(cè)為復(fù)合棕剛玉磚砌筑的陶瓷杯方案。莫來石磚和復(fù)合棕剛玉磚具有很強(qiáng)的抵抑渣鐵侵蝕的能力，同時還具有較強(qiáng)的搞沖刷的能力。所發(fā)，方案中推薦這兩種材質(zhì)為陶瓷杯的材料。方案一選用燒成炭磚，方案二、三選用不燒炭塊代替燒成炭磚，是基于采用不燒炭塊的新型綜合爐底在鞍鋼、太鋼、天鐵等多座高爐上使用后，已取得一定的效果，而且價格相對便宜。
二、風(fēng)口區(qū)域是整個高爐工況條件是為惡劣的區(qū)域之一，在此區(qū)域，沖刷、侵蝕、熱震三種破壞同時存在，特別是沖刷和侵蝕，對此區(qū)域磚襯造成的破壞作用十分巨大；同時，該區(qū)域孔洞較多，再加上風(fēng)口區(qū)域的耐火砌體既要對下部炭磚和剛玉磚進(jìn)行有效的保護(hù)，又要對上部磚襯進(jìn)行有效支撐。因此，該區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性至為重要。所以，在我們的三個方案中把剛玉莫來石組合磚作為首選方案。剛玉莫來石磚抗壓、抗折強(qiáng)度大，抗侵蝕抗沖刷能力強(qiáng)，同時還具有一定的抗震能力。采用離心澆注成型的剛玉莫來石組合磚還體致密，砌體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，具有很強(qiáng)的抗侵蝕的能力及抗機(jī)械沖刷和熱震的能力。
渣、鐵口區(qū)域也應(yīng)選用組合磚結(jié)構(gòu)為好。因此，在我們推薦的三個方案中，風(fēng)口、渣口均選用玉莫來石組合磚結(jié)構(gòu)。
三、機(jī)械沖刷力較強(qiáng)
因此，在此區(qū)域選用si3N4結(jié)合sic磚，磚中點(diǎn)狀布置AI2O3含量大于70%的高鋁磚是比較合理的?？紤]到鋁炭磚尤其是燒成微孔鋁炭磚的研究與應(yīng)用成果，我們在方案二、三中采用部分選用鋁碳磚代替sic磚的方案。
四、在爐身中部，主要是熱震破壞，其次是機(jī)械沖刷。在所有的耐火材料中，澆成鋁碳磚尤其是燒成微孔鋁碳磚具有極好的抗震性能，同時又具有一定的抗沖刷能力。因此，我們在此區(qū)域選擇鋁碳磚作為首選方案，其次，一級高鋁磚用在此部位也是能夠滿足要求的，而且價格便宜。
在爐身上部，其破損主要是由于爐料下降對內(nèi)襯的機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕。但是，由于新設(shè)計的高爐大都采用倒扣式冷卻壁技術(shù)，因此布料對內(nèi)襯帶來的破壞作用已大大減輕?；瘜W(xué)侵蝕主要來自鉀、鈉、堿金屬在高爐下部被還原，隨著氣流上升至爐身上部，在磚襯表面重新凝固、聚集，同內(nèi)襯耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而對爐襯造成嚴(yán)重破壞，優(yōu)質(zhì)粘土磚通過真空浸漬磷酸處理，其抗堿金屬侵蝕的能力大大加強(qiáng)，同時其抗震性及強(qiáng)度也得到一定的改善，因此，我們在爐身上部選用了真空浸漬磷粘土磚。
五、不定型耐火材料的選擇
不定型耐火材料是高爐爐襯的重要組成部份，對高爐長壽起著至關(guān)重要的作用。在高爐用不定型耐火材料的研究方面我們起點(diǎn)比較早，后來又通過消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)不斷提高，并發(fā)展到一個新的水平。在三個方案中推薦的與耐火材料配套的不定型耐火材料，均屬我院研制的新成果，已成功地用于國內(nèi)大中型高爐，其中有的產(chǎn)品還用于國外工程。
六、出鐵場專用耐火材料用于大中型高爐鐵線、渣線、鐵溝、擺動溝等部位。要求抗沖刷，耐侵蝕，不滲透，抗氧化性能好，壽命長施工方便。
鐵、渣溝上加蓋，是為了防止出鐵、渣時鐵水和溶渣飛濺、熱氣流、煙塵向外擴(kuò)散減少環(huán)境污染。鐵渣溝溝蓋專用耐火材料為結(jié)合國內(nèi)狀況，采用化學(xué)結(jié)合超微粉藝生產(chǎn)的低水泥鋼纖維澆注料，性能達(dá)到或超過國外同類型產(chǎn)品的技術(shù)要求。
七、熱風(fēng)爐耐火材料的選擇
熱風(fēng)爐是整個高爐系統(tǒng)中的關(guān)系的關(guān)鍵設(shè)備，熱風(fēng)爐壽命對高爐的一代爐齡有著重要的影響，要提高熱風(fēng)爐的壽命，選擇的耐火磚與耐火泥漿應(yīng)除具有良好的耐火急冷急熱性，砌體還應(yīng)具有良好的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其密封性好，保溫性好。在熱風(fēng)爐耐火材料選擇睦，既要考慮壽命，又要考慮成本。在熱風(fēng)爐的中下部采用粘土磚和高鋁磚。在熱風(fēng)爐的上部考慮到高風(fēng)溫，采用硅磚。耐火泥漿選用與磚具有匹配的化學(xué)成份，高溫性能稍高的牌號相對應(yīng)。在爐殼與保溫爐襯間選擇噴涂料做為保護(hù)層，避免爐內(nèi)有害成份對爐殼的侵蝕，具體選擇可根據(jù)實(shí)際情況而定。
