第10章耐火材料应用耐火材料作为高温炉窑及热工设备的结构材料及元部件材料。耐火材料产品单位消耗在很大程度上与经营管理状况有关系。它在国民经济中有技术经济效率，国民经济吨钢产量所消耗的耐火材料公斤数称耐火材料综合消耗指标，它是衡量一个国家的工业水平，尤其是耐火材料质量的重要指标。一般来说，质量好的耐火材料在炉窑上使用的效果好，寿命长。但使用条件不能忽视，如同一种耐火材料在同一热工设备上使用，由于使用条件改变，往往使用结果差别很大。因此，耐火材料科技工作者应该很好的学习和研究各种炉窑热工设备的使用条件，特别是冶金等使用部门创造新的高温工艺过程时，研究使用条件有特别大的意义。耐火材料使用的科学技术问题有：(1)制定经营管理规则(温度，时间，气体介质成分，机械应力，加热过程各种强化剂的作用等)；(2)在经营管理规则的影响下，耐火材料发生的物理化学变化和化学矿物组成变化的研究；(3)保护耐火材料采取的措施；(4)选择和开发新的耐火材料，其性能应该最好的适合于使用条件。10.1耐火材料的选用10.1.1冶金炉窑对耐火材料的要求冶金炉窑种类繁多，结构也很复杂，耐火材料的选择和应用往住有很大差别。但是，必须满足下列要求：能承受高温作用而不软化，不熔化；能承受高温荷重作用，不丧失结构强度，不发生变形和坍塌；有好的体积稳定性，在高温下不发生过大的体积膨胀和收缩，重烧线变化小；能抵抗温度急剧变化；能抵抗高温熔体的化学侵蚀和物理冲刷作用；外形尺寸规整，公差小。10.1.2耐火材料在使役中损毁的机理冶金炉窑长期连续处在高温下运行，耐火材料工作条件恶劣，极易损毁，其中以熔炼炉最为典型。造成耐火材料损毁的因素很多，但归纳起来主要有以下几点：渣蚀作用。由于熔渣和金属液或含尘腐蚀性气体的物理化学作用而引起的侵蚀。据统计有色冶金炉窑的炉衬60-70%是由于熔渣的侵蚀而损毁。炼钢转炉和电炉渣线区域主要是由于渣蚀，而成为损毁最严重的部位，并决定着炉衬的寿命。温度剧烈变化作用。许多炉窑，特别是间歇式操作炉窑，温度波动大，骤然变化产生很大的内应力，砖砌体开裂、剥落，严重时变形或坍塌倾倒。如炼钢转炉、电弧炉和铜锡熔炼反射炉，熔炼期最高炉温可达1250-1650℃，而放渣和出钢、出铜后，炉内温度急剧降至600-800℃，温度在短时间内波动太快太大，造成耐火材料内应力大，产生崩裂、剥落而损毁。(3)气相的沉积作用。很多熔炼炉和火焰炉，在生产过程中会产生CO分解和铅、锌及碱金属氧化挥发，并在耐火材料气孔及砌缝内沉积，造成砖砌体龟裂、变形和化学侵蚀。这种现象在高炉，鼓风炉、竖窑及焦炉的上部较为突出。甚至成为这些部位损毁的主要原因。(4)机械冲击和磨损作用。许多炉窑内的物料是运动的。如高炉、鼓风炉及竖窑内的物料连续不断由炉顶向下运动；回转窑内物料作回转前进运动；转炉内液态金属作沸腾搅动等等。并且在运动的同时，物料还要发生一系列的物理化学变化。因此，对炉衬产生很大的机械冲击和严重的磨蚀作用，破坏性非常大。例如高炉炉喉磨损严重，不得不采用铸钢板加以保护。氧气转炉由于钢水的剧烈搅动，常发生炉衬被刷掉现象，而需经常补炉。(5)单纯熔融作用。许多耐火材料在高温热负荷作用下，往往发生重烧线变化，造成砌筑体失稳。有时操作温度过高，还会造成局部软化甚至熔融，形成熔滴，导致砌体坍塌。10.1.3耐火材料选用的原则选用耐火材料时，一般应遵循下列原则：1(1)掌握炉窑特点。根据炉窑的构造、各部位工作特性及运行条件，选用耐火材料。要分析耐火材料损毁的原因，做到有针对性的选用耐火材料。例如各种熔炼炉（如平炉、反射炉）渣线及以下部位的炉衬及炉底，以受渣和金属熔体的化学侵蚀为主，其次才是温度骤变所引起的热应力作用，一般选用抗渣性优良的镁质、镁铬质耐火砖砌筑。渣线以上部位可选用镁铝砖或镁铬砖或高铝砖砌筑。(2)熟悉耐火材料的特性。熟悉各种耐火材料的化学矿物组成、物理性能和工作性能，做到充分发挥耐火材料的优良特性，尽量避开其缺点。如硅砖荷重软化温度高，能抵抗酸性炉渣的侵蚀，但在600℃以下发生β晶型向α晶型的快速转变，耐热震性很差，而在6...
