20世紀80年代初，法國Savoie耐火材料廠在德國蒂森鋼公司高爐上開發(fā)并安裝了一種新型復合式爐襯，即稱之為“陶瓷杯”。隨后這一新技術在世界各國得到了廣泛應用。陶瓷杯的主要特點是用低導熱的陶瓷材料，將1150℃等溫線阻滯在陶瓷層中，使碳磚避開800~1100℃的脆性斷裂區(qū)，由于陶瓷杯的存在使鐵水不直接與碳磚接觸，從結構設計上緩解了鐵水及堿金屬對碳磚的滲透、沖刷破壞；同時所用的莫來石、棕剛玉等都是低導熱的陶瓷材料，具有較高的抗?jié)B透性和抗沖刷性。

陶瓷杯技術的優(yōu)點有：

（1）防止鐵水滲透；

（2）減輕鐵水環(huán)流沖刷(與合理的死鐵層深度配合）；

（3）提高鐵水溫度（18~25℃）和爐缸抗熱震性。由于陶瓷杯具有上述優(yōu)點，因此國外許多新建或大修高爐采用了這種新型結構。

陶瓷杯結構如圖所示，爐底下端為循環(huán)水（或油）冷卻系統(tǒng)，冷卻管埋入炭搗層內(nèi)。當冷卻管安裝在爐底封板上面時，為了防止管路事故，水泄漏后損壞碳磚，可以采用油為爐底冷卻介質。而當冷卻管安裝在爐底封板下面時，一般采用循環(huán)水冷卻，也可采用風冷爐底。爐底砌體的下部為垂直或水平砌筑的碳磚，碳磚上部為莫來石磚。熱力學計算表明：高導熱性材料與低導熱性材料的最佳厚度比為2~2.5。為了維持這種比例關系，莫來石磚層數(shù)為1~2 層。爐缸壁是由通過一厚層灰縫分隔的兩個獨立的圓環(huán)所組成，外環(huán)為碳磚（一般為碳磚或微孔碳磚），內(nèi)環(huán)是剛玉質預制塊。鐵口區(qū)域徑向磚厚度被加大。鐵口中心線至爐底磚上表面的距離，即通常所說的死鐵層深度，一般取為爐缸直徑的20%。

采用陶瓷杯來保護炭塊的熱面，其意圖是使熔融鐵水與炭塊隔開。其次陶瓷材質可使爐壁絕熱，因而降低熱損失。

基于上述原因，在爐缸內(nèi)襯采用陶瓷杯材質技術不僅是可能的，而且是可行的。這為大多數(shù)高爐的實踐所證明。

因此，對陶瓷杯用的耐火材料要求具有如下性能：

1、良好的抗鐵水熔蝕性能，杯壁上部良好的抗渣侵蝕性能；

2、良好的抗鐵水、渣液沖刷性能；

3、在高溫狀態(tài)下，殘存線變?yōu)榱慊蛏哉?；良好的?/SPAN>CO侵蝕能力；良好的抗堿侵蝕能力；

4、良好的在受壓狀態(tài)下由熱膨脹引起的應力的適應能力；良好的抗熱震能力。

最近開發(fā)并研制出的低粘結劑含量的剛玉預制塊，由于具有較小的氣孔，而且氣孔分布變化非常小，因而具有較強的抗熱震能力。與莫來石磚比較，剛玉預制塊具有更好的抗渣蝕能力，所以，它適合用在陶瓷杯壁的上下部區(qū)域。

除此之外，能夠充分滿足前述特性的要求、已被應用或可能被應用于陶瓷杯的耐火材料還有合成莫來石結合的白剛玉磚和Sialon結合的黑剛玉磚。前者已長期應用在許多高爐的各個部位，后者由于其綜合性能的改進，特別適用于爐腹、爐腰及爐身下部，同時，也成為陶瓷杯的首要原料。

我國首鋼的設計、科研、生產(chǎn)、制造等部門共同和法國專家進行了多次技術交流，經(jīng)過論證，最后決定在首鋼’ 號高爐大修改造中應用陶瓷杯技術。圖1是首鋼1號高爐陶瓷杯砌筑結構，下表是陶瓷杯資料的理化性能。

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