?耐火磚是應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)中的重要材料，它主要應(yīng)用在煉鋼爐、煉鐵爐的內(nèi)襯，承裝和運(yùn)輸金屬及爐渣的鋼包的內(nèi)襯，下道工序加熱鋼坯的爐子內(nèi)襯，以及傳導(dǎo)熱氣的煙道和高爐爐身的內(nèi)襯。因此，簡(jiǎn)單地說(shuō)，我們可以把它視作結(jié)構(gòu)材料，它們可以承受的溫度為260～1760℃。

耐火磚價(jià)格昂貴，任何耐火磚的事故都將導(dǎo)致浪費(fèi)大量的生產(chǎn)時(shí)間和設(shè)備，有時(shí)甚至是產(chǎn)品本身。耐火磚種類也將影響能量的消耗和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，選取最適合于各種應(yīng)用的耐火磚是至關(guān)重要的。而經(jīng)濟(jì)效益對(duì)此有很大的影響，最適合某種用途的耐火磚不必是用得最久的材料，而是能在安裝成本與使用性能之間取得平衡的材料，這種平衡不是固定不變的，而是隨著新工藝或新耐火磚的引入而不斷變化的。歷史證明，堅(jiān)持不懈地尋求和開發(fā)更合理的冶金工藝，極大地推動(dòng)了耐火磚的發(fā)展，這些耐火磚問(wèn)題的迅速解決又成為近代鋼鐵工藝不斷發(fā)展的重要素。本文的內(nèi)容是討論包括這些問(wèn)題的許多因素，以及提供解決這些問(wèn)題的信息。

耐火磚的分類方法可以有許多種，其中沒(méi)有一種是令人十分滿意的。從化學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，耐火磚和一般物質(zhì)一樣分為三類：酸性、堿性和中性。理論上，酸性耐火磚不能應(yīng)用于堿性爐渣，堿性氣體或煙氣，而在上述堿性介質(zhì)中，最好應(yīng)用堿性耐火磚。實(shí)際上，由于各種原因，這些規(guī)則不斷地被打破。因而，長(zhǎng)期以來(lái)化學(xué)分類只是學(xué)術(shù)上的，對(duì)于指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用沒(méi)有多少價(jià)值。而且真正意義上的中性耐火磚是否存在也值得懷疑。通過(guò)用途來(lái)分類是相當(dāng)廣泛采用的方法，如高爐耐火磚或氧氣煉鋼耐火磚，而且這些分類在不斷地被修正。

因此，我們根據(jù)所準(zhǔn)備的原料和加工后的主要礦物質(zhì)對(duì)耐火磚進(jìn)行分類。我們確信這種分類方法為清楚理解鋼廠耐火磚的本質(zhì)提供了最大的可能性。

A.氧化鎂或氧化鎂-氧化鈣類

這一類包括所有由天然或合成的菱鎂礦、水鎂礦、白云石得來(lái)的耐火磚。它們組成了最重要的一類用于煉鋼過(guò)程的堿性耐火磚。所有這些材料被用作氧化鎂的來(lái)源。

合成氧化鎂由海水或鹵水中合成得來(lái)的氧化鎂（方鎂石）代表了最重要的一種用于現(xiàn)代煉鋼設(shè)備的耐火磚原料。生產(chǎn)致密的合成氧化鎂需要很多步驟，簡(jiǎn)單概括如下：

（1）Mgcl2+Ca(OH)2 =Mg(OH)2+CaCl2

海水或鹵水熟白云石氫氧化鎂殘留鹽

(2) Mg(OH)2 ℃Mg0(低密度的)

(3) MgO ℃ Mgo(致密的）

所產(chǎn)生的致密氧化鎂一般純度可達(dá)95％-99%，這取決于生產(chǎn)過(guò)程和最終應(yīng)用要求。如上所示，氧化鎂可以由海水和熟石灰得到。最終產(chǎn)品的致密度是通過(guò)在豎爐中高溫焙燒以及大面積的鍛燒，再經(jīng)機(jī)械壓實(shí)而得到的。通過(guò)預(yù)燒耐火磚原料來(lái)從根本上消除其永久的收縮量或延伸量極其重要，這一點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)槲覀儾豢赡苤竿谑褂弥袝?huì)過(guò)度收縮或延伸的材料能夠用于儲(chǔ)存適當(dāng)程度的金屬液或渣子。世界各地均有生產(chǎn)合成氧鎂（方鎂石）的大工廠，在美國(guó)密執(zhí)安州由鹵水井生產(chǎn)，而由海水中生產(chǎn)氧化鎂的工廠位于佛羅里達(dá)州、得克薩斯州、加里福尼亞州和馬里蘭州。

B．鉻鎂類

天然存在的鉻礦由耐火磚尖晶石構(gòu)成，其中尖晶石是由不同比例的MgO,FeO,Al2O3,Cr2O3及Fe2O3和少量硅酸鹽組成的混合物。成分變化較大的鉻礦適合于做耐火磚用，大多數(shù)合適的格礦耐火磚產(chǎn)于菲律賓和南非，有些鉻礦在使用前必須經(jīng)過(guò)精選以減少脈石（主要是二氧化硅）的含量。在耐火磚產(chǎn)品中，鉻礦主要與氧化鎂結(jié)合使用，這樣可以將兩種材料的最佳特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。鉻礦在應(yīng)用前不需要焙燒。

C.硅質(zhì)耐火磚

石英砂石英砂或硅石是純度最高、應(yīng)用最廣泛的含硅原料。產(chǎn)于賓夕法尼亞州，威斯康辛州、亞拉巴馬州、猶他州和加里佛尼亞州的大量巖石中含有超過(guò)98%的SiO2，長(zhǎng)期以來(lái)它們用于硅磚生產(chǎn)。目前大量用于焦?fàn)t的硅磚仍然由石英砂生產(chǎn)。通過(guò)沖洗石英卵石和卵石團(tuán)塊可以生產(chǎn)高純度的二氧化硅。

砂石砂石或火石基本上是由粘著的砂粒構(gòu)成的一種沉積巖，通常含有90％～96％的SiO2,3% - 5%的Al2O3及一些氧化鐵和石灰。砂石相對(duì)柔軟，且有條紋，這樣易于切割成塊狀或其他形狀。

熔融石英高純度二氧化硅用電熔融后可以用來(lái)生產(chǎn)非晶或隱晶的熔融石英、這種具有特殊性能的團(tuán)塊，用于低溫耐火磚。

鋯石和二氧化鋯鋯石耐火磚（ZrO2·SiO2)是由產(chǎn)于澳大利亞和佛羅里達(dá)的特殊鋯砂，經(jīng)過(guò)浮選和磁精選生產(chǎn)出的。穩(wěn)定的二氧化鋯是由同種鋯砂通過(guò)電熔融并除去二氧化硅和其他雜質(zhì)生產(chǎn)出來(lái)的。

D、粘土磚．

半硅質(zhì)耐火粘土這一術(shù)語(yǔ)是指SiO2含量有一個(gè)較大范圍的粘土這里所說(shuō)的系指含SiO2至少達(dá)75%用于半硅磚生產(chǎn)的粘土，它們具有很少的雜質(zhì)如堿金屬，堿土金屬氧化物和鐵氧化物。

塑性耐火粘土是一種具有充分的天然塑性的耐火磚，用以粘接非塑性材料。

燧石耐火粘土它是一種硬的或像燧石狀的耐火粘土，以非層狀巖石存在，幾乎沒(méi)有天然的塑性，具有貝殼狀斷口。

球狀耐火粘土也叫伯雷耐火土或伯雷硬質(zhì)粘土，球狀耐火粘土以巖石形式存在，有含鋁或含鐵的球狀物，或兩者均有，靠粘土粘接。

高嶺土盡管不是耐火粘土，但某些高嶺土是高級(jí)耐火磚，且越來(lái)越多地用于制作耐火磚。高嶺土可沉積和殘留，并且相當(dāng)純，一般非常接近理論粘土成分，用AI2O3·2SiO2·2H2O表示。

正像后面將要介紹的那樣，耐火粘土一般通過(guò)預(yù)燒粘土和生粘土或未燒粘土相結(jié)合的方法生產(chǎn)。

E．高鋁磚

這類包括用于生產(chǎn)耐火粘土所達(dá)不到的、含Al2O3高達(dá)44% 以的那些耐火磚，有很多種含不同礬土量的此類耐火磚，介紹如下：

含鋁高嶺土通過(guò)選礦和精選，可以從沉積在佐治亞州和阿拉巴馬州的高嶺土中生產(chǎn)出含AI2O3達(dá)50％-70%的原材料來(lái)，這些產(chǎn)品含有害雜質(zhì)（如堿金屬和鐵氧化物）量很低，廣泛應(yīng)用于耐火磚。近年來(lái)，先進(jìn)的焙燒設(shè)備已經(jīng)被用來(lái)將這此含鋁高嶺土制成致密、穩(wěn)定的材料。

硅線石、紅柱石和藍(lán)晶石這些礦石化學(xué)式均為Al2O3·SiO2,理論上含62.9%的Al2O3和37.1%的SiO3。加熱時(shí)，全部形成莫來(lái)石（2Al2O3·2SiO2）和硅質(zhì)玻璃體，只是分解的難易程度不同。藍(lán)晶石最易轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為1, 325℃，而硅線石的轉(zhuǎn)化最困難，轉(zhuǎn)化溫度為1, 530℃。近年來(lái)產(chǎn)于佛吉尼亞州和北卡羅米納州的藍(lán)晶石已經(jīng)廣泛地用于國(guó)內(nèi)作為原料或鍛燒形式的耐火磚的生產(chǎn)。

高純礬土本質(zhì)上，由用拜耳法從鋁礬土中得到的硝酸鋁生產(chǎn)出的鍛燒鋁礬土，通過(guò)燒結(jié)或熔解，可得到致密而純的Al2O3。盡管氧化鋁材料昂貴，但當(dāng)其在純態(tài)或與前述粘土、鋁礬土或其他耐火磚一起使用時(shí)，可為耐火磚添加特殊性能。

礬土可以和純二氧化硅預(yù)反應(yīng)以生產(chǎn)莫來(lái)石填料，或在加工過(guò)程中就地生產(chǎn)磚。

F．碳質(zhì)耐火磚

這一類包括天然或人造石墨，各種類型的煤、焦炭、碳化硅和氮化硅。石墨在國(guó)內(nèi)外均分布廣泛。由于石墨常與石灰?guī)r或硅酸巖混合存在，所以它的提純非常昂貴。在塞隆和馬達(dá)加斯加發(fā)現(xiàn)的片狀石墨適合于生產(chǎn)坩堝和塞棒頭，塞棒頭上石墨由大塊粘土粘接。在與其他耐火磚混合使用時(shí)無(wú)定形的和片狀的石墨可以增加許多耐火磚的抗CO侵蝕。

碳磚或碳?jí)K作為耐火磚應(yīng)用非常廣泛，并且可以由鑄造焦炭、石油焦炭或煅燒無(wú)煙煤生產(chǎn)。瀝青也能作為粘和劑應(yīng)用于此類耐火磚中。碳化硅是在高溫電爐中利用熔融石油焦和石英砂來(lái)生產(chǎn)的，純碳化硅可以直接使用，或作為添加料與耐火粘土、高純礬土或碳質(zhì)耐火磚一起給耐火磚賦予一些特殊性能。耐火原材料

耐火原材料已經(jīng)在前面介紹過(guò)，鍛燒材料經(jīng)焙燒，去除揮發(fā)成份及水分，使材料致密，

在以后的使用中收縮量和反應(yīng)最小。鍛燒的溫度范圍為1093℃一1925℃生的或未鍛燒的材料使用時(shí)要比焙燒過(guò)的材料便宜，并且用于給某些耐火磚賦予某些可取的性能，諸如塑性，或體積膨脹。在生產(chǎn)或使用中，用粘合劑以增加耐火磚的強(qiáng)度，粘合劑包括：

（a）臨時(shí)粘合劑，例如紙的副產(chǎn)品、糖或某些粘土，以增加生產(chǎn)中的輸送強(qiáng)度。

（b）化學(xué)粘合劑，它們能在生產(chǎn)中、生產(chǎn)后或整體材料安裝時(shí)增加其強(qiáng)度。例如，硅酸鈉、磷酸、磷酸玻璃、鉻酸、硼酸和硫酸鎂。

(d) 有機(jī)粘合劑，諸如用于還原氣氛的焦油，瀝青，樹脂，在這種氣氛下碳?xì)埩粑锉ＷC粘接強(qiáng)度，或起防止變化作用。

在耐火磚生產(chǎn)前，生料處理過(guò)程對(duì)最終產(chǎn)品的成分和性能有重要影響。

高爐和附屬設(shè)備中的耐火磚;

這部分涉及到大量有關(guān)高爐耐火磚的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的信息，有關(guān)討論將補(bǔ)充這些信息。為方便起見(jiàn)，高爐爐身用耐火磚按其使用部位分為三部分：出鐵場(chǎng)用耐火磚，爐體用耐火磚，熱風(fēng)爐及附屬設(shè)備用耐火磚。

小型高爐的出鐵口材料通常是將粘土、焦炭和瀝清混合，并且加水?dāng)D壓成形、而對(duì)于條件苛刻的大高爐，則需要使用無(wú)水出鐵口材料，并且要用焦油和其他能提高耐腐蝕性的骨料壓實(shí)（包括高鋁團(tuán)塊，二氧化硅，硅鎳合金等等），這種無(wú)水材料的性質(zhì)要求當(dāng)它最初較軟時(shí)，堵鐵口泥炮在它的位置上保留一小段時(shí)間，當(dāng)它流到位后由于受熱而變硬，在每一次出鐵后，這種無(wú)水材料的消耗小于水處理的材料，而且其熱強(qiáng)度也比水處理材料高得多。

出鐵溝耐火材料的設(shè)計(jì)也依賴于高爐的體積，對(duì)于小的且只有一個(gè)出鐵口的高爐，出鐵溝被設(shè)計(jì)成定期作業(yè)，然后排空，經(jīng)常用一些低價(jià)的材料噴補(bǔ)爐襯或填塞加以維護(hù)，而對(duì)于大的有多個(gè)出鐵口的高爐，出鐵溝經(jīng)常長(zhǎng)期工作，不斷地與熱鐵水接觸，需要用昂貴的高鋁塑性材料和含有碳、硅的材料定期重新砌襯，大高爐出鐵溝更換前的壽命可達(dá)40萬(wàn)到2000萬(wàn)公噸。

高爐爐體高爐內(nèi)條件變化很大，它的耐火磚損耗可以有幾種機(jī)理，在新的爐體內(nèi)，一般傾向于用高鋁產(chǎn)品（氧化鋁的含量在6o%一99%），或具有高熱導(dǎo)率的碳材料，或特殊的Sic耐火磚。好的高爐爐襯主要依賴于所使用的冷卻系統(tǒng)，以及在高爐超齡條件下提供待續(xù)有效冷卻的能力。對(duì)于現(xiàn)代高爐，盡管使用昂貴的耐火磚延長(zhǎng)了耐火磚的壽命，但壽命延長(zhǎng)毫無(wú)疑問(wèn)主要是由于更有效的冷卻（例如二倍的煙道冷卻板）和由于理想的高爐負(fù)荷而帶來(lái)的穩(wěn)定操作條件。高導(dǎo)熱型磚帶有外部冷卻，而低導(dǎo)熱材料使用冷卻板提供穩(wěn)定的爐襯厚度。爐腹區(qū)的耐火磚除了高導(dǎo)熱率外還必須抵抗前述各種損耗因素，這類耐火磚中只有最高級(jí)的才能做到這一點(diǎn)。

在爐缸，由于鋼水凝固線在穩(wěn)定的位置可以保持很多年，帶有或不帶下冷卻的厚碳磚設(shè)計(jì)使?fàn)t齡日益延長(zhǎng)。

高爐內(nèi)襯的壽命非常依賴于原始設(shè)計(jì)和操作條件，以至于不同規(guī)格的爐子，在不同的實(shí)踐中，很難比較不同耐火磚的性能。爐襯的壽命一般為3-10年，或者300萬(wàn)噸到2000萬(wàn)噸的產(chǎn)量。通過(guò)用特殊的水泥粘接澆注塊噴補(bǔ)高爐而經(jīng)常進(jìn)行的中間補(bǔ)爐可以短期延長(zhǎng)高爐的使用，用這種噴補(bǔ)工序后可以使需要大修的高爐延長(zhǎng)1-3年使用。最近，特殊的無(wú)水漿材料已經(jīng)被用來(lái)修復(fù)爐腹和低爐體區(qū)域，方法是在施加壓力的情況下，噴漿到需要修補(bǔ)的地方。

用來(lái)將熔融鐵水運(yùn)往鋼廠的滑軌車（魚雷罐），通常用致密的耐火磚或高鋁耐火磚砌筑內(nèi)壁。最近，用抗渣金屬侵蝕能力強(qiáng)的浸瀝青的爐襯使魚雷罐壽命得到了提高。魚雷罐壽命在很大程度上依賴于使用條件（輸送距離、每天運(yùn)送次數(shù)）以及罐內(nèi)渣量及倒渣次數(shù)。通常魚雷罐車的壽命在100000到200000公噸之間。如果罐能間歇地使用，清理并在冷下來(lái)后，用水泥粘結(jié)的耐火磚噴補(bǔ)，其壽命可達(dá)到300～600次，每噸耐火磚或噴補(bǔ)操作的總消耗大致相同，選擇耐火磚的砌筑還是噴補(bǔ)取決于鋼廠的意向。魚雷罐鐵水脫硫會(huì)降低耐火磚壽命，從而有了使用更昂貴的耐火磚的必要。?