高炉耐火材料的创新

　　延长高炉使用寿命的一个重要环节是提高高炉耐火砖的抗磨损性能。在20世纪70年代初，国外通用的炉腹设计是将串级水喷射到内砌导热砖的实心炉壳上。喷雾冷却系统安装成本较低，但需要热量流过钢壳。当耐火材料磨损后，钢壳会产生裂纹。这种冷却方式，耐火砖系统的期望寿命值一般不过6年。20世纪80年代，许多高炉的炉衬更换或修理，被认为是由于炉腹损坏所造成的。所以，许多设计工作者把延长炉龄的主要努力放在炉腹几何尺寸、耐火材料和冷却系统的研究与选择上。

　　20世纪80年代初期，北美高炉的使用情况证明，下部炉身的耐火材料对高炉的寿命有决定作用。下部炉身部位，无论古今都须进行补救与维修，或更换损坏的冷却元件以增加冷却能力，或对炉衬进行灌浆或喷补，以延长高炉的有效寿命。改进耐火材料是减少下部炉身的磨损，从而减少对其修补工作量的关键。

　　炉缸耐火材料的磨损，主要由铁水循环流向出铁口所造成。据河南耐火材料厂专家多年研究发现，炉底的死铁会随时浮起，使整个炉缸断面成为一个液态流动体系，致使铁水在炉缸壁上循环流动，从而在炉缸壁和底垫结合部出现蘑菇状侵蚀。炉缸壁的保护是通过在耐火砖热面形成渣壳来实现的，这就要求在绝大部分运行期间内保持着这种保护性渣壳。然而，在循环载荷的作用下，当熔液的高速流动达到危险速度时，渣壳将被减小甚至丧失，与此同时，耐火材料的薄弱部分就可能被磨损并被冲走。

　　反复研究发现，用过60%的焦油浸透的高铝砖有很好的抗磨损效果。研究表明，下部炉身耐火砖的磨损主要由热波动、热负荷、热化学磨损和机械磨损几个方面的综合作用所造成的。在达到1149℃的高温时，就会发生耐火砖与高炉内熔体的破坏性化学反应，这个温度称为危险反应温度。使用证实，采用60%的焦油浸渍耐火砖可明显提高抗腐蚀能力，延长其使用寿命。

　　近年的研究工作表明，高炉下部炉身如采用氮化硅粘结的碳化硅砖，效果将会更好。北美Algma铁厂采用碳化硅重砌炉衬，结果发现，碳化硅砖的性能比用60%焦油浸透过的砖的性能更好。然而，总体效果还是不能令人完全满意，原因是这种炉衬冷却板密度太低而减低了冷却鲜果，同时，这种炉衬还不能有效抵抗碱腐蚀。经过多次实验工作后得出的结论是，须把耐火砖和冷却系统作为一个整体，进行综合考虑，而不能把它们当作互不相干的两个独立系统进行设计。