現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，大大地促進了我國高爐技術(shù)的進步，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，加強爐底冷卻散熱，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的抵抑渣鐵侵蝕的能力，同時還具有較強的搞沖刷的能力。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行有效的保護，又要對上部磚襯進行有效支撐。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、抗折強度大，抗侵蝕抗沖刷能力強，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，具有很強的抗侵蝕的能力及抗機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、機械沖刷力較強
因此，在此區(qū)域選用si3N4結(jié)合sic磚，磚中點狀布置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，同時其抗震性及強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比較早，后來又通過消化吸收國外的先進技術(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)實際情況而定。
現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，大大地促進了我國高爐技術(shù)的進步，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，加強爐底冷卻散熱，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的抵抑渣鐵侵蝕的能力，同時還具有較強的搞沖刷的能力。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行有效的保護，又要對上部磚襯進行有效支撐。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、抗折強度大，抗侵蝕抗沖刷能力強，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，具有很強的抗侵蝕的能力及抗機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、機械沖刷力較強
因此，在此區(qū)域選用si3N4結(jié)合sic磚，磚中點狀布置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。化學(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，同時其抗震性及強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比較早，后來又通過消化吸收國外的先進技術(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)實際情況而定。
