郭阳阳

重庆长征重工有限责任公司

摘 要：耐火材料应用于钢铁行业、有色金属等各个领域。在高炉本体设计中可以根据高炉各部位的使用要求来选择合理的耐火材料。研究高炉长寿技术以及降低冶炼生铁成本等方面，高炉内衬耐火材料的性质都具有决定性的因素。

本课题以耐火材料在高炉中的使用为出发点，对比介绍高炉中各部位用耐火材料性能，以及耐火材料在高炉中应用的发展方向，从而提出延长高炉寿命、降低高炉生产成本和提高铁水质量的方法。

关 键 词：耐火材料 高炉长寿 生产成本 出铁质量

1 文献综述

1.1 高炉用耐火材料的研究目的及意义

耐火材料行业是为高温技术服务的重要基础行业，与钢铁工业的关系非常密切^[1]。近年来由于我国在高炉冶炼技术及产量等方面发展迅速，促进了高炉用耐火材料的快速发展。耐火材料在高炉中起到了防止炉衬的侵蚀，保证高炉的使用寿命等作用，其合理选用越来越受到人们的重视。由于生产过程中高炉炉体各部位的温度等生产条件不同，对耐火材料要求所具有的性质都不相同，这就需要我们选择相应的耐火材料来满足我们的要求。而不同的化学组成及生产过程会使耐火材料具有不同的使用特性。因此，我们要想经济的选用合理的耐火材料，就必须要了解它所具备的性质。

高炉长寿是现代高炉追求的目标，高炉长寿就意味着经济效益的提高^[2]。高炉耐火材料的使用对生产过程是否能够顺利进行，高炉冶炼生铁成本是否能够降低，高炉是否能够长寿都有着重大的关系。本课题以耐火材料在高炉中的使用为出发点，对比介绍高炉中各部位用耐火材料性能，以及耐火材料在高炉中应用的发展方向，从而提出延长高炉寿命、降低高炉生产成本和提高铁水质量的方法。

1.2 耐火材料在高炉炼铁中的发展现状

1.2.1 国内研究现状

随着近年我国政策推动整合，使得钢铁生产快速发展，同时也促使高炉炉衬用耐火材料取得了巨大的进步，在质量水平、生产技术和产品品种方面，正逐步追赶世界先进水平，并逐渐取代国外的产品，以满足我国炼铁生产发展的需要^[3]。我国高炉在耐火材料的使用，经历从氧化物耐火材料为主的产品到现在以氧化物-非氧化物复合耐火材料为主要产品的变迁。近年来在耐火材料的研制也做出了重大成果，分别出了高铝砖、镁碳砖、石墨砖等一些产品，它们都在高炉上起到了非常明显的作用。同时我国还利用了丰富的高铝钒硅土资源，研制出了新的高铝砖，经过实践证明在大型高炉上面使用也能取得良好的效果。

宋木森^[4]通过对几十座次的高炉破损调查，研究了高炉炉衬和冷却器的破损机理；研究出高炉耐火材料特殊性能试验方法，并开发出系列化优质碳砖，陶瓷质耐火材料；通过高炉高炉炉体结构和冷却系统的研究，探索出长寿高炉的合理设计方案。

薛庆国、高小武、程素森利用有限元分析软件ANSYS对冷却壁高炉炉墙的温度场进行了数值模拟，研究了不同的砖衬材质及其对炉墙温度场的影响。通过对结果总结得出来在高炉炉身稳定的砖衬层是不存在的。

金胜利、李亚伟等选取高炉出铁沟耐火材料常用的5种骨料和攀钢高炉钛渣作为研究对象，通过相图热力学计算和静态坩埚侵蚀实验对比研究，探讨了攀钢高炉钛渣条件下出铁沟耐火骨料的选择。经过热力学计算表明，电熔刚玉具有较好的抗钛渣侵蚀能力。

董红芹、尤伟等通过研究矾土类型、刚玉种类、莫来石类型以及烧成气氛对Al₂O₃—SiO₂材料蠕变性能的影响，并借助SEM 分析了烧后试样的显微结构。

通过实验结果发现当实验材料类型的帆土做原料时，会使蠕变性变差。而且还会随着杂质质量的增多，也会使蠕变性能变差。通过分析显微结构，还发现试样的显微结构也能够影响材料的蠕变性能，牢固的莫来石网络骨架是制备低蠕变耐火材料的关键。

左海滨、王聪等借助于热力学分析和氧化性能研究实验，研究了高炉炉缸用炭砖在空气气氛下的氧化行为和氧化动力学，结果表明，炭砖的质量损失主要来自于石墨C氧化，质量损失量随温度升高、保温时间延长而增大。炭砖的氧化过程属于连续型氧化，而非保护型氧化，石墨C氧化将导致炭砖内部形成多气孔的氧化层,随温度升高和时间增加,氧化层面积增大，材料耐压强度和密度降低。

1.2.2 国外研究现状

由于国外钢铁行业兴起较早，导致耐火材料工业的发展与国内相比而言发展较早。经过这些年的发展，高炉所用耐火材料的寿命和质量都得到了显著的提高，使得国外用耐火材料呈现出消耗量降低，生产总量减少的情况。目前在高炉本体主要是由优质SiC耐火砖砌筑，再加上高炉操作技术的改进和冷却系统的改善，通过实际操作证明，可以使高炉寿命达到10年甚至更久不用中修。现在高炉正在向大型化、高产量发展，粘土质耐火材料和高铝质耐火材料已经不能满足高炉的使用要求，使与总耐火材料的比重正在下降，而且还有逐年降低的趋势。相反的是，碳或碳化硅耐火材料与总耐火材料的比率正在逐年增加。通过实际操作可以证明碳或碳化硅耐火材料能够显著提升高炉的使用寿命。

近几年来，俄罗斯国家的下塔吉尔钢铁公司研究开发出了热风炉砌筑的格子砖使用镁橄榄石砖和镁橄榄石格砖，这两种砖的性能其耐压强度比硅砖高0.5—1.5倍，导热率也比硅砖高。根据实践证明这种砖在高炉以及热风炉上面使用，都大大的提高了炉子的寿命取得了良好的效果。

Daniel MALDONADO 和Jim R POST^[11]等人讨论研究了铁水流动由于温度差形成的对炉缸炉底侵蚀造成的影响，通过试验表明，温度的变化能够影响到铁水对炉缸炉底的侵蚀，并且温差变化的越大对炉缸炉底的侵蚀就越严重，反之温差越小侵蚀就越轻。

考虑到现代高炉内衬设计要求，MIFI-BUSkeleting(斯洛伐克)为高炉1 OAOChMK(车里雅宾斯克冶金厂)开发了一个基本的设计。它包括现代高品质石墨化碳块在微孔导热炉上和莫来石耐火材料的使用；炉壁的双环壁中的碳块水平铺设；外部灌溉（水喷淋冷却壁的锥形结构）和增加在底壳高度为1800毫米，这是20%的炉膛直径。经过实践证明这种高炉内衬的设计在生产过程中可以保证高炉的寿命以及高炉的高产。

1.3 高炉用耐火材料分类、性质及用途

1.3.1 高炉用耐火材料分类

（1）不定形耐火材料是耐火材料一种新的发展趋势。近年来，随着钢铁行业的不断发展，定性耐火材料已经不能满足高炉用耐火材料的使用要求，导致定性耐火材料所占的比重正在逐年递减，而不定性耐火材料所占的比重在逐年增加。它对于增加高炉炉衬的寿命以及提高高炉的出铁率都有非常大的作用，同时可以降低冶炼的生产成本取得良好的经济效益。

目前不定形耐火材料在小型高炉的应用中，主要是在炉衬部位采用耐火浇注料，而在大型高炉上，冷壁中均采用SiC浇注料进行砌筑。高炉炉腹炉身的内衬是特别容易损坏的地方，高炉常常因为内衬过早的损坏而停修。现在最常用的方法就是包扎维护、喷补和压入料修补等方法，从而提高高炉正常工作的寿命。目前，国内外在高炉出铁沟部位大都采用Al₂-O₃-SiC-C质不定形耐火材料，最近德国研究出自留浇注料，经实践得出可以使出铁沟工作内衬的寿命能够大幅度的提高。

日本钢管公司福山厂2号高炉经过研究发现在炉身上部使用Al₂O₃50%，SiO₂45%比例的高密度浇注料，能够使材料很少发生剥落现象，并且提高炉身的使用寿命。

日本Kaw asaki公司研究开发出Al₂O₃-MgO浇注料，增加了其材料强度和抗渣渗透性，其寿命也比Al₂O₃-尖晶石浇注料提高了20%。

（2）碳质耐火材料是以炭素材料为主要成分制成的复合耐火材料，并且以不同形态的石炭成分所构成的耐火材料，其性质也会发生改变。这种碳质耐火材料都具有优秀的导电性和导热性能，耐高温强度高、并且还有较高的抗热震性和较强的高温耐磨性。因为含碳材料具有这些优良的特点，因此在国内外很早就开始在高炉上使用。高炉的内衬在50年代以前都是使用的黏土砖，但是这种耐火砖的质量一般，并且在低温的情况下也会参加化学反应，由于这些问题的存在都会使高炉的寿命降低。为解决这一问题在50年代以后就开始在高炉内衬使用碳质耐火材料。经过实践证明，碳质耐火材料是高炉炉衬理想的材料。

根据数据搜索统计出世界各个国家在高炉开始研究碳质耐火材料，使用碳质耐火材料，以及推广碳质耐火材料的时间。如下表1所示，在这些国家当中德国最先开始研究碳质耐火材料，并且在使用也推广也是最早；而中国相比较其他国家来说就相对比较晚一点。

经过对我国高炉炉体各部位使用用碳质耐火材料的统计，制作出我国各大高炉每个部位内衬使用碳质耐火材料的具体情况。如表2。

李亚伟、桑绍柏、金胜利提出了关于研究碳复合耐火材料的工作中主要存在四个方面。①可以通过改变碳源和抗氧化剂之间的赋存状态，从而用来提高碳的氧化性。②可以通过在耐火材料中引入纳米碳源并改变基质中高度分数，并且提高与骨料接触面，形成碳网络结构；或者是采用多种碳源复合，形成多种能量耗散机制，充分发挥抵抗裂纹扩展的能力、抗渣侵蚀能力和吸收应力。③通过优化气孔结构，调整基质化学和粒度组成，并且控制原位陶瓷相形貌和形成，利用颗粒增强、裂纹偏析等机制改善材料的抗热震性及韧性。④通过优化结合剂次生炭结构，提高结合剂环保型，在改善其抗氧化性的同时进一步改善材料的结合强度。

李士强、赵雷等研制开发了新型碳质结合剂，与德国Rütgers Chemicals公司生产的CARBORESORP碳质结合剂比较分析，结果表明：新型碳质结合剂为整体中间相沥青，残炭率和焦化膨胀性高，热失重起始温度高于300℃其焦化结构为薄带状叠合的板状碳质结构，新型碳质结合剂在结构及性能上与德国Rütgers Chemicals 公司生产的CARBORESORP 基本相似。

欧阳德刚、胡铁山等通过对武钢钢包渣线含碳耐火材料在烘烤条件下的氧化状况观察，再结合有关防氧化涂料的研究成果，分析出了钢包渣线含碳耐火材料防氧化涂料的实验研究和配方设计，并且在实验室按照这个配方设计进行实验，取得了防氧化效率达到72.56%的优良效果。

李付、吕春江等借助XRD、SEM等技术，对新型自结合碳化硅砖的抗碱性、抗渣性和抗热震性等高炉耐火材料的关键使用性能进行了研究，并与Si₃N₄结合碳化硅高炉砖进行了对比。结果表明：这种新型自结合碳化硅砖热导率高，力学性能好，抗碱性、抗渣性和抗热震性优良，预计用作高炉内衬具有良好的应用前景。

美国联合碳素有限公司发明了一种热模压小块碳砖的方法。采用这种方法压制出来的碳砖具有：导电性能好、导热系数高；良好的抗热震性、热冲击性能好；孔隙度小，单块碳砖的温差小等一些优良的特点。

（3）黏土质耐火材料是指Al₂O₃含量在30%~45%范围内用粘土为主要原料的一类耐火材料。这种耐火材料所制作出来的粘土砖主要由莫来石、方石英及玻璃相构成，它们的含量决定了黏土砖的性质。

黏土砖的显气率为10%~30%，致密黏土砖的气孔率低，黏土砖的抗热震性较好。为了提高粘土制品的高温性能可采用多熟料配料及混合细磨工艺；尽可能提高基质中Al₂O₃含量，使基质Al₂O₃/Si O₂比接近莫来石组成，提高基质纯度；引入外加物，增大液相粘度，控制烧成温度。

（4）高铝质耐火材料是以高铝矾土熟料为主要原料，以结合粘土等为主要结合剂，Al₂O₃质量分数不低于45%的一类耐火材料。由高铝矾土熟料和结合黏土等制造的高铝质制品主要由莫来石、玻璃相及刚玉相组成。

高铝砖的性质取决于其组成与结构，它的抗热震性一般比黏土砖差，其荷重软化温度为1400~1500℃，高于一般黏土砖。提高原料纯度，改变基质的化学矿物组成，减小玻璃相数量，调整玻璃相成分，是提高高铝质制品的高温结构强度、热震稳定性及抗渣性的关键。

1.3.2 高炉本体耐火材料的组成与性能

（1）炉喉位于高炉上部，当高炉工作时炉喉能使炉料进行合理的分布，并且减少炉料对高炉内衬的摩擦，能够对炉衬起到一定的保护作用。由于炉喉相比较高炉的其它部位直径相对较小，因此这部位受到炉料的摩擦现象比较严重。由于高炉煤气在炉体的下部产生，导致煤气流对炉喉的侵蚀相对较轻。目前，高炉炉喉主要使用优质的黏土砖和高铝砖砌筑，但这种砖的抗侵蚀能力差，使用寿命较短，所以在炉喉的内衬还需要砌筑一层铸钢保护板来抵抗炉料的摩擦与侵蚀。在国内也有很多高炉炉喉是采用钢砖砌筑，但是采用这种钢砖砌筑需要使用用水冷却。

张秀梅、李增民通过高炉实际生产研究和数值模拟相结合的方法，对炉喉钢砖的破坏机理进行了分析研究；分析研究发现，损坏主要原因是在高炉炉喉砌筑的钢砖受到炉温温差变换的侵蚀比较大，同时还会受到炉料的摩擦和撞击，在长时间的使用就导致了钢砖的变形直至最后脱落。经过使用钢砖在高炉炉喉的使用情况也证明了数值模拟的情况和实际情况是基本一致的，同时也发现在炉喉钢砖的使用设计方面，还存在一些缺陷。因此应该再对模拟的数值进行合理的调整，使得对高炉实际生产的研究更加准确。

（2）炉身位于高炉中部，有对炉料进行加热的功能，是炉料进行还原的区域，同时也是造渣的区域。其中部和上部温度区域为400°C~800℃，自始至终都需要承受炉尘上升的磨损、物料的冲击以及热冲击，内衬还会受到碱、锌等侵入。目前在这部位都是采用优质的黏土砖或高铝砖砌筑而成。但是随着高炉越来越趋向于大型化，高炉长寿化的发展，导致炉身的上部侵蚀严重，需要使用耐磨强度高、耐侵蚀性强的耐火材料。

通过表3对各国炉身使用的砖种对比发现，各国所使用的黏土砖和高铝砖它们的体积密度差不多；俄罗斯的黏土砖气孔率大一些，英国的黏土砖气孔率比较低，中国所制造的浸磷酸黏土砖的气孔率一般；高铝砖则是日本制造的显气孔率高一点，俄罗斯所制造的显气孔率小一点；从耐压强度来看英国所制造的黏土砖能够承受的抗压强度最大，俄罗斯所制造的黏土砖所承受的抗压强度最小；从荷重软化温度看，日本所制造的黏土砖软化温度都在1500℃以上，中国和俄罗斯所制造的黏土砖软化温度在1450℃以上。

在高炉炉身下部的工作温度较高，由于一些物质的耐高温能力差就会导致这个部位形成大量的低熔物，同时在这片区域耐火材料的热交换也比较频繁。使得这部位更容易受到侵蚀，在炉衬的耐火材料受到侵蚀后只能依靠炉壳来保护内衬。因此在这部位需要选用耐侵蚀、抗渣性好的耐火材料。

在高炉炉身处每当灼热炉料下降时就会与炉体内衬产生摩擦作用造成耐火材料受到磨损，同时还会受到煤气和粉尘上升时的冲击作用以及碱金属蒸气的侵蚀作用。经过对各种耐火材料的抗碱性试验来看，在炉身下部使用普通刚玉砖的抗强碱性并不比黏土砖的好，而Si₃N₄结合或直接结合SiC砖以及莫来石结合的刚玉砖依旧能拥有较高足够的强度，所以这种制品在以后的研制中很有前途，在最近几年新建设的高炉中，尤其是在一些大高炉得到了非常广泛的应用。但是这种砖容易氧化，也不耐铁水侵蚀，所以只能在铁水接触不到的部分使用。经过一年半在炉身下部各类砖种侵蚀速度情况对比，制作出表4，发现Si₃N₄结合SiC砖的抗侵蚀性最好，SiC 石墨砖的抗侵蚀性其次，黏土砖的侵蚀速度最快。

经过对高炉的大量的调查研究其结果表明，其中约有23%的高炉都是使用的SiC耐火材料。在我国研制出的Si₃N₄结合SiC砖对抗侵蚀性能有了显著的提高，并且已经开始应用于我国的各大高炉炉身的砌筑，对高炉的使用寿命有了显著的提高。

崔泽南、徐桂英等用不烧Al₂O₃-C质耐火材料对高炉炉身下部在水蒸气环境下的抗氧化性能进行了氧化性能实验和热力学分析，总结出耐火材料氧化规律，确定了不烧Al₂O₃-C质耐火材料的氧化动力学模型。并且，还对氧化前后试样的抗折强度进行了比较和测定。

宋木森为了延长高炉炉身寿命，对提高高炉用耐火材料抗碱金属浸蚀性能，进行了大量的分析与试验，通过对高炉用耐火材料，在高炉模拟条件进行了抗碱浸蚀试验，比较各个耐火材料抗碱性能的优劣。经过试验发现，在我国高炉上面所用的耐火材料，它们的抗碱性能都比较差，远远满足不了高炉的生产要求。经过试验研制出了磷酸盐黏土砖，这种砖不但便宜，而且抗碱性优良，如果应用在高炉的中上部可以大大提高炉身的使用寿命。

沐继尧、薛正良通过在实验室条件下，分别对高铝砖、粘土砖、赛隆结合及氮化硅结合的碳化硅砖抗初渣以及抗碱金属侵蚀的试验研究，经过试验对比发现，赛隆结合及氮化硅结合的碳化硅砖的抗碱金属以及抗渣侵蚀的能力更强，可以用于高炉炉身作为内衬材料。

（3）炉腰在高炉中主要起着上升煤气流的缓冲作用，炉腰在正常工作时候的温度为1400℃~1600℃，高温辐射侵蚀严重，碱侵蚀严重，物料和炉尘冲刷严重，热风通过引起温度急剧变化，炉渣侵蚀严重，含尘的炽热炉气上升，对炉衬产生较强的冲刷作用。综合所述的诸多因素的共同作用，使这个部位的耐火材料损毁很严重，因此炉腰一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的耐火材料。

我国针对炉腰部位所受到的侵蚀以及冲刷严重的情况，研制出Si₃N₄结合SiC砖，经过实践证明这种砖的耐冲刷、耐侵蚀性好。现在已经在我国的各大高炉炉腰中投入使用，均取得了良好的效果。

（4）炉腹在高炉中主要是连接炉缸和炉腰的作用。在这区域温度内的温度很高，气流温度也高，其下部炉料温度约在1600℃~1650℃，并形成大量的中间渣开始滴落。在这个部位主要受到三中方式冲击与侵蚀：①容易受到高温的煤气和渣铁冲刷，在风口循环区里面的煤气温度能够达到2000℃以上，它们对炉腹用耐火材料的侵蚀相当严重，特别是当高炉喷煤比较高时，炉腹的工作条件更为恶劣。②由于炉腹是在软熔带，软熔带的气流变化所引起的温度变化导致炉腹受到高热流强度和热冲击。③由于碱金属与耐火材料发生反应，形成低熔点物质，导致剥落。经过实验证明这部分砖衬都是被碱金属和锌的破坏作用造成破损。

由于上述这些原因在高炉炉腹需要选用纯度高、抗侵蚀能力强、抗热冲击能力强的耐火材料。在国内一般选用碳质耐火材料制作的碳化硅砖，这种砖能够显著提高高炉炉体的使用寿命。在国外这部位选用的耐火材料也比较多，荷兰霍戈文钢铁公司3662m³高炉炉腹砌半石墨砖，效果较好。

（5）炉缸在高炉中的作用主要是盛装铁水和熔渣，温度一般是在1450°C~1500°C之间，同时还是焦炭燃烧的主要场所，为铁的还原提供条件，同时产生大量的煤气。在这个风口区是整个高炉温度最高的区域，其温度能够达到1700°C~2000°C。炉缸、炉底内衬出了要受到高温的侵蚀，还需要受到铁水的冲刷和化学的侵蚀，同时受到碱和锌的侵蚀也比较严重。因此，炉缸内衬必须采用具有导热性和耐磨性较高的耐火材料。

目前我国在高炉炉缸上面主要是采用炭砖砌筑，因为炭砖的耐火度高，拥有良好的导热性以及导电性，高温耐磨性好，热震性好。非常适合在炉缸炉底部位使用，能够保证炉缸的使用寿命。

为了能适应高炉新的冶炼条件，根据陶瓷底座开发了新型的复合内衬，并在20世纪80年代初期砌筑使用，最先采用该复合内衬的是ThyssenStahl A.G.公司Hambo-rn和Ruhrort厂的两座高炉，因其外形为环状，故被称为―陶瓷杯”。陶瓷杯的使用在一段时间内防止了铁水对炉缸炭质耐火材料的侵蚀，从而保证炉缸使用的高效、安全以及长寿。近年来，国内很多高炉炉底炉缸采用法国SAVOIE公司和日本电极公司碳质材料-陶瓷材料复合结构。

陶瓷杯具有下列优点：①提高出铁温度。陶瓷杯有隔热效果，减少了从炉底和炉缸壁辐射的热量，使铁水能保持较高的温度从出铁口流出，使用陶瓷杯铁水温度可提高10～20℃之间，温度更高的铁水有利于铁水往炼钢厂的运输。②降低了铁水的渗透，铁水的凝固温度是1150℃，而陶瓷内衬的内壁等温线很接近1150℃，因此，渗入孔隙处的铁水是有限的，仅对耐火材料表面层的性质有所影响，使整个预制块仍保持完整的性能。③―“脆化层”的消除，因为800℃等温线现在在陶瓷杯内部，所以，以前认为在碳质内衬的脆化层现已消除了，经过实践所证明确实如此。④出铁沟磨损的消除，由于使用陶瓷杯，使炉底的深度加深了，这样以前在碳质内衬经常发生的出铁沟磨损，现在得到了很好的消除。

左海棠、王聪等借助于热力学分析和氧化性能实验，研究了高炉炉缸用炭砖在空气气氛下的氧化行为和氧化动力学.结果表明，炭砖的质量损失主要来自于石墨C氧化，质量损失量随温度升高、保温时间延长而增大.炭砖的氧化过程属于连续型氧化，而非保护型氧化。在800～1 200℃时，氧化过程的控速环节为碳氧界面反应控速，氧化反应的活化能为5 586.76 J/mol。石墨C 氧化将导致炭砖内部形成多气孔的氧化层，随温度升高和时间增加，氧化层面积增大，材料耐压强度和密度降低。

刘爱云对与高炉炉料中添加钛的传统技术有关的渣面和生铁层耐火材料内衬的保护机理进行了调查研究，从CSN 2号和3号高炉的事后剖析及使用两种不同的碳质耐火材料进行的模拟试验中得到了结论。依据对这些机理的了解，提高高炉炉料中添加钛的传统技术的效率是可行的。

张建良、王志宇等对高炉炉缸用炭砖及刚玉砖的抗渣侵蚀性及挂渣性进行了研究。在1500℃高温条件下进行试验,探究现场高炉渣对炭砖及刚玉砖的侵蚀机理，通过SEM-EDS及XRD等手段分析侵蚀界面的微观组织结构和物相组成，并提出炭砖及刚玉砖挂渣理论。试验结果表明，高炉渣与刚玉砖在侵蚀界面发生反应,反应生成的镁铝尖晶石及刚玉砖中的Al₂O₃、Si C等高熔点物质阻碍高炉渣对刚玉砖的进一步侵蚀；高炉渣在炭砖表面未生成高熔点物质，炭砖因与高炉渣黏结点少而导致高炉渣对炭砖黏结强度差，从而形成炭砖表面渣皮周期性脱落。

李继铮、宋木森、张彦文为了防治铅对炉底衬砖的侵蚀，对被铅侵蚀的高炉炉底炭砖残砖试样进行了性能测试和显微结构分析，并重点分析了含铅量高的炉底炭砖的显微结构，研究了铅在炭砖中的存在形式和分布状态。结果表明：金属铅可以渗入炉底炭砖的气孔中，铅渗入炭砖对炭砖强度、抗氧化性、抗碱性等性能有明显的不利影响；铅对炭砖的侵蚀机制是铅渗透到炭砖的孔隙中氧化膨胀而破坏砖体；防治铅害的措施是尽量少用铅含量高的入炉原料，炉缸炉底采用超微孔炭砖，强化炉缸炉底冷却^[26]。

（6）铁口在高炉中主要是用来出铁水用。在铁口主要的装置是铁口套，它是由铸钢制成，并与炉壳焊接。铁口在高炉的工作环境非常恶劣，由于经常出铁水以及炉渣所以在这个部位受到他们的冲刷和侵蚀比较严重。目前在这个部位主要使用性能优异的炭砖。

王安杰、高长贺等对国内高炉对国内高炉主沟用耐火材料的使用环境和性能要求、主沟沟型以及主沟工作衬进行了概述，并从高炉主沟耐火材料性能提高、主沟设计和施工改进三个方面进行了分析。

孙志红、岳卫东针对高炉出铁沟长寿化的要求，提高大中型高炉出铁沟耐材总包综合效益，经过在30多座450-2500立方高炉出铁沟改良优化的出铁沟快干浇注料。在不同炼铁条件高炉出铁场总包经验总结分析，特提出影响高炉铁沟料使用寿命的因素与同仁沟通交流，以促进提升高炉出铁沟耐材的科技与应用水平^[28]。

杨林、廖立兵等对优化了Sialon-TiNC添加量的Al₂O₃-SiC-C质浇注料进行实际工况应用评价。工业试验结果表明，采用叶蜡石、金红石和焦炭合成的Sialon-TiNC复相粉体原料可以替代传统Al₂O₃-SiC-C质浇注料中30％的高成本刚玉、碳化硅以及氧化铝等微粉，达到了良好的使用效果。

1.4 耐火材料在高炉中的发展方向

随着我国钢铁行业的飞速发展，也使得我国耐火材料行业也得到了很快的发展，主要标志为：①现代化钢铁企业好人水泥回转窑等所用的耐火材料制品已基本上是自给，而且每年耐火制品出口量达到50万~80万t，其中包括镁碳砖、铝碳砖等优质产品。②重要用途的耐火材料使用寿命显著提高，如高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C质浇注料，每炉通过铁水量超过15万t，氧气转炉炉衬用Mg-C砖炉龄能达到5000炉以上；

虽然我国在高炉用耐火材料行业取得了一定的进步，但是从在国内的调查情况来看还是存在着一定的问题，①在我国生产耐火材料的企业较多，并且小型企业为主，导致耐火材料生产供大于求，浪费资源，使得企业之间相互竞争；②我国耐火材料虽然产量大，但是其中的中低端产品居多，真正自主研发的高档产品很少，且产品的质量和性能远不如国外。

在我认为我国高炉用耐火材料，以后的应该是针对以上所提出的问题作为发展方向：①将小型企业通过联合的方式来组成一个大型企业，这样做既能增加企业的竞争力，有能避免产能过剩导致资源浪费；②引进国外先进技术以及设备，这样既能提高产品的质量，又能降低制造的成本；③光靠引进的设备和技术不是长久之计，应当增加科研经费，多通过自主创新来研制出新的品种，使产品作到多样化，提高企业自身的实力。④减小中低端耐火材料的生产量，提高高档耐火产品的比重。

虽然我国是耐火材料生产大国，但是与国外先进国家生产的耐火材料相比，还是具有一定的差距。相信通过国家政策的引导，在不远的将来我们一定会超过国外耐火材料，达到产品多样化，质量优异，耐侵蚀能力强的耐火材料。从而也会使我国的高炉工作寿命得到提升，冶炼成本也将会降低，并且冶炼铁水的质量也会得到较大的改善。

虽然我国现在耐火材料的产量居世界第二位，但是与新进工业国家比还是会出现产品质量低、品种少、单耗高等等缺点。为使我国耐火材料工业更快接近，甚至超过世界其它各国耐火材料。因此我们在研制耐火材料时要改变不合理的结构，并且耐火材料工业部门在制定政策和措施时应该瞄准主攻方向，有计划、有组织，集中主要力量，引进先进的技术和设备，使投产的设备能够尽快达到原设计标准，对正在建设的企业引进新设备，尽快使我国耐火材料达到先进标准。相信只要我们认真做，在耐火材料的品种和质量上面多做研究，狠下功夫在不久的将来我国耐火材料也会在品种上面出现多样化，并且质量有保证。同时可以促进我国其它与耐火材料相关的产业。

参 考 文 献

[1] 钟香崇,王泽田.中国耐火材料工业现状与发展[J].硅酸盐通报,1995.

[2] 黄秀花,臧红瑞,柳祎.高炉长寿浅谈[J].山东冶金,2007(02).

[3] 蔡国庆,王文学,刘成强,王希波,付卫.高炉用耐火材料的发展概括[J].山东冶金,2011,33(5).

[4] 宋木森.武钢高炉长寿技术的研究和实践[J].武汉钢铁（集团）公司研究院.2011.