(最新整理)高炉用耐火材料的选择与使用
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低导热材料应该能承受各种不同的侵蚀。
炉底用人工合成莫来石有很好的抗铁水 侵蚀性；
侧壁用棕刚玉质超低水泥预制块利用超 微粉技术不仅有很好的抗铁水侵蚀性 而且抗渣性也很好；
两种材料的重要特点：在高温下都有正 的永久线变化
底部砌筑特点：莫来石砌成同心圆，可 支撑侧壁“陶瓷杯”
侧壁使用近可能大的预制块以减少缝的 数量和增加砖的稳定性；且“陶瓷杯” 侧壁不垂直，避免“上浮”。
>中等导热优质耐材：如SiC质砖（自结合SiC砖、 Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiC砖等），这类 耐材越来越多用在高炉的关键部位，具有较高 的导热性、良好的抗侵蚀性和抗热震性；
>高导热优质耐材：如石墨砖、半石墨砖。
这些优质耐材分别要配以不同的冷却系统。
在炉缸、炉底则采用热压碳砖或大块碳砖，并且 都在向超微孔化发展，这个部位用砖要做到： 提高其导热性、合适的弹性模量、微孔抗铁水 侵蚀、渗透、提高抗碱侵蚀性和抗CO氧化。
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炉缸炉底：风口区是高炉内温度最高区 域，达1700℃~2000℃。主要受渣铁水 的冲刷侵蚀，铁水侵入，化学侵蚀
出铁口：受铁水环流、炉渣、碱的侵蚀 和摩擦作用，出铁周期温度变化带来的 热冲击，同时存在开口和堵口时的机械 振动损伤
出铁沟：主要受铁水、熔渣及微量元素 的冲刷侵蚀及浸润。
42.4 ≤1.3 ≤1.0 2.21
14.8
64.9 1.12 0.74
2.47
13.4
≥42 ≤1.6
≤13
耐压 强度 MPa ≥75 ≥80 ≥85 ≥60 74.5
≥62
荷重软化 温度 T2
℃ ≥1500 ≥1530
≥1450 ≥1500 ≥1460 (开始点) 9
炉身下部：一般使用要求有良好的抗渣性、抗碱性、 耐磨的黏土砖、高铝砖、刚玉砖及碳化硅砖。
2.53 13.2 172 18.4(1400℃)
中国 Si3N4结合
<2.6 <18 >150
40(1400℃) 23
国内外的生产实践证明，SiC材质不与熔渣起反应，也
没有结瘤现象，用在高炉炉身下部作内衬有助于延长
2021炉/7/2龄6 ，提高热效率。
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2.3 炉腰用耐火材料
炉腰环境条件，一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的耐 火材料。
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高炉砖衬侵蚀原因
部位
侵蚀原因
炉身上部
1、炉料磨损
2、煤气流冲刷
3、碱金属、锌、沉积碳的侵蚀
炉身中、下部及炉腰部位
1、碱金属、锌、沉积碳的侵蚀
2、初成渣的侵蚀
3、热震引起的剥落
4、高温煤气流的冲刷
炉腹部位
1、渣铁水的冲刷
2、高温煤气流的冲刷
炉缸风口带
1、渣铁水的侵蚀
2、碱金属的侵蚀
直接影响高炉寿命。因此对
耐火材料的品种、质量都提 出了很严格的要求。
图中可见，侵蚀最严重的部 位为炉腹、炉腰及炉身下部 的衬里。
根据高炉各区域的反应条件、
工作状态、温度、热冲击、
侵蚀等的研究后，在选择使
用耐火材料时对材质做出相
2021应/7/2的6 变化。
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2.1 炉喉用耐火材料
一般多用性能优异的黏土砖或高密度的 高铝砖砌筑，但使用寿命较短，因而还 采用耐磨耐撞击的铸钢保护板。现在有 很多新建的高炉采用黏土质耐火浇注料。 而在炉喉及保护板以下部位、直吹管和 煤气升降管等部位，均可采用喷涂料。
国名 砖种 体积密度 g/cm3 显气孔率 % 常温耐压强度 MPa 高温耐压强度 MPa 高温抗折强度 MPa 热导率 W/mK
SiC砖的理化性能
日本
美国
Si3N4结合 Si3N4结合
2.78
2.60
12.5
13.6
160
150
57(1400℃) 16.6
41(1400℃) 14.4
荷兰 Si2ON2结合
德国试用过如半石墨砖、电熔高铝砖、莫来石砖、Si3N4-SiC砖等； 荷兰霍戈文钢铁公司3662m3高炉炉腹砌半石墨砖，效果较好； 欧美不少高炉使用SiC砖
近年在炉腹部位包括风口砖多使用抗碱性优异的、强 度较高的SiC砖和SiC风口组合砖。
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2.5 炉缸炉底用耐火材料
炉缸内衬除受高温作用外，还主要受到渣铁的化学侵 蚀与冲刷，炉底主要以铁水的渗入侵蚀为主。所以炉 缸炉底的侵蚀大多为“蒜头状”或平锅底状侵蚀，还 有在炉缸环砌碳砖中形成环形脆化层，严重时形成环 形断裂。
其次对炉缸进行复合砌筑，即工作区用致密耐
火材料以提高抗铁水渗入和耐碱侵蚀，在靠近 冷却壁处用高导热材料。
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有代表性的三种炉缸设计方案
以微孔碳砖为衬的炭质炉缸方案
碳砖在生产时加入添加剂形成微 孔，这些微孔的孔径在1μm以下， 这样小的微孔可以有效的防止铁 水的渗透，从而减轻了铁水对炉 缸内衬结构组织的破坏和冲蚀， 抗碱性能也得到提高，导热性也 大幅度提高。但由于800等温线 仍落在碳砖中，不能解决碱侵蚀 带来的环形脆化层问题因此这种 方案的炉缸的长寿问题仍没有解 决。
过去我国高炉在炉腰部位选用黏土砖和高铝砖，但随着
高炉大型化及高强化冶炼的发展，已远远不能适应。 有使用半石墨砖、石墨砖、自结合SiC砖、刚玉砖等， 均有一定的效果，而近几年采用Si3N4结合SiC砖则取得 了比较明显的效果。
因此一般来说，如有条件可在1000m3以上的高炉炉腰 部位采用Si3N4结合SiC砖。在1000m3以下的高炉上， 也可考虑用SiC砖，但必须同时改进冷却器结构和材质，
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产生“蒜头状”侵蚀的主要原因有两点，一是 铁水渗透引起碳砖组织结构变化；二是铁水环 流造成碳砖机械冲刷磨损。
而形成环形脆化层的主要原因是碳砖内部800 ℃等温线上的碱侵蚀、炉内气体与碱金属反应， 生成碳酸盐沉积在碳砖中，并与碳反应，随着
生产的延续，这种反应延续进行，最后形成脆 化层。反映式为：
碳砖（也可以是微孔碳砖）砌外
环，而内环用陶瓷质预制块砌成，
陶瓷质材料厚度与碳砖厚度之比
为1∶2~2.5。这样炉缸炉底与炉
渣铁水接触的材料完全是陶瓷质
材料，陶瓷质材料好像在炉缸炉
底形成一个“杯”，既保护了碳
2砖021又/7/2起6 到了一定的隔热作用。
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“陶瓷杯”方案中选材很注意：低导 热性耐火材料和中等导热性的炭质材 料结合，以保持合理的等温线分布。
(最新整理)高炉用耐火材料的选择与使用
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高炉用耐火材料的 选择与使用
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1、高炉各部位工作环境简介
炉喉：温度400℃~500℃，受炉料的撞 击和摩擦较为激烈
炉身：上部中部温度400℃~800℃，承 受炉料冲击、炉尘上升的磨损或热冲击， 或受碱、锌等的侵入
下部温度较高，有灼热炉料下降时的摩 擦作用，煤气上升时粉尘的冲作用，碱 金属蒸气的侵蚀作用
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高导热性的热压炭块方案
该方案由美国UCAR公司提出，已在世 界数百座高炉上实施，也取得了很 大的成功。
UCAR体系包括以下几个环节： a、使用高导热性的热压小碳砖；
b、必须有高效良好的冷却系统；
c、炉衬整体必须有良好的导热性；
d、砖与砖之间要有缝，并用特殊胶泥 填充；
e、热压小碳砖必须要有低的透气性； f、热压小碳砖要有低的弹性模量； g、要保证使热面温度小于600 ℃
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为了解决炉缸部位的异常 侵蚀和环形断裂的问题， 国内有多座高炉在炉缸关 键部分引进热压小碳砖， 由此还派生出使用各类碳 砖加陶瓷材料的复合炉缸 结构。
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2.6 综述
每种材料都有优缺点，应该根据其特点综合考虑。
高炉耐火材料性能比较
砖种 SiC砖 半石墨砖 碳砖 90~95%Al2O3 60~65%Al2O3 45%Al2O3
3、煤气流的冲刷
铁口以上的炉缸碳砖
1、碱金属的侵蚀
2、热应力的破坏
3、CO2 和 H2O 的氧化
4、渣、铁水的熔蚀及流动冲刷
铁口以下的炉缸及炉底碳砖
1、铁水的侵蚀
2、铁水流动冲刷
3、铁水渗透侵蚀
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4、炉缸圆周碳砖仍有碱侵蚀
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2、高炉用耐火材料的选择
现代化大、中型高炉要求一 代炉龄为10年（甚至15年）。 耐火材料的品种、质量好坏
采用软水密闭循环冷却等进行必要的技术配套，才能
充分发挥SiC砖的作用。
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2.4 炉腹用耐火材料
要求耐火材料不仅具有良好的抗碱抗渣性，而且要具 有耐高温性能。
过去以高铝砖和刚玉砖砌筑者多，但现在多选用SiC制 品。
日本在炉腹和风口区域试用了纯度高、导热性好和耐侵蚀性强的高级耐火材 料，如电熔高铝砖、合成莫来石砖、刚玉砖等，使用效果比较显著；
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炉腰：温度高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， 渣蚀严重
炉腹：温度高1600℃~1650℃，受热辐 射、熔渣侵蚀严重，碱金属的侵入、碳 的沉积引起的化学作用加剧，由下而上 灼热气流和由上而下的熔体的冲作用加 剧
导热性能优良，因而是一种有前途的制品，在近几年
的高炉建设中，尤其是在大高炉上得到了广泛的应用。
但该砖易氧化，也不耐铁水侵蚀，故只能在不接触铁 水的部位使用。
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根据对世界各国500多座高炉进行调查的结果表明，约有23% 的高炉使用了SiC耐火材料。 在我国，近10年来对高炉用耐火材料的研究和开发取得了许多 的成果，特别是Si3N4结合SiC砖在国内几十座高炉上得到广泛 应用，该砖大都是在炉身下部砌筑。
中国 浸磷酸 2021/7/26 黏土砖
几个国家高炉用黏土砖和高铝砖的性能
化学成分 % Al2O3 Fe2O3 R2O
体积 密度 g/cm3
显气 孔率
%
40~45 ≤1.5 ≤0.7 2.3~2.4
10~13
55~70 ≤1.5 ≤0.8 2.5~2.6
12~15
44~45 ≤1.1
2.4~2.5
8~10
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使用“陶瓷杯”有以下优点： >陶瓷杯材料全面保护了碳砖层； >由于800℃等温线被压缩到陶瓷杯材料内，可 以避免碳砖被碱侵蚀产生环形脆化层； >“蒜头状”侵蚀由于死铁层的加深和交界处的 加强而去除；
>残铁层厚度由于炉缸温度高而减少； >可得到更高的出铁温度或较低的铁水含硅量； >更高的炉缸操作温度，有利于休风等的恢复； >更高的炉缸寿命
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“陶瓷杯方案”
该方案为耐火材料解决方案，目的
是既减少通过炉衬的热损失，又 能延长炉衬寿命。典型的“陶瓷 杯”由法国SAVOIE公司开发，在 世界上得到广泛应用，取得巨大
的成功。目前这种“陶瓷杯”技 术成为长寿炉缸的首选之一。
所谓“陶瓷杯”是指在碳砖炉底上
再砌一至二层莫来石砖，炉缸用
抗热震性 优 优 良 中等
中等
差
冷却效率 良 优 良 中等
差
差
抗碱侵蚀 优 中等 中等 良
中等
差
抗铁熔蚀 中等 差 差 良
良
中等
耐FeO侵蚀中等 优
良
良
抗氧化性 良 差 差 优
优
优
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总的来说，高炉炉体使用的优质耐火砖分三类：
>低导热优质耐材：如Sialon结合刚玉砖；
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2.2 炉身用耐火材料
炉身上部和中部：主要采用低气孔率的黏土砖及高铝 砖。但随着高炉操作条件苛刻化，该部位要求采用在 耐剥落性和耐磨性方面都很优异的耐火材料。因此在 上部还可以采用磷酸盐结合的黏土砖，中上部还可采 用硅线石砖。
国名 砖种
日本
黏土砖 高铝砖
英国 黏土砖
俄罗斯 黏土砖 高铝砖
各类砖种在炉身下部使用后的侵蚀速度对比（1.5 年生产试验后测）
砖种
黏土砖
高 铝 砖 黏 土 结 合 SiC 砖 Si3N4 结 合 SiC 砖
侵蚀速度（ mm/d） 0.51
0.36
0.50
0.1
SiC 石墨砖 0.24
经过在炉身下部试用各类耐火砖，从抗强碱试验结果 看，在1400 ℃时普通刚玉砖并不比黏土砖好多少，而 莫来石结合的刚玉砖和直接结合或Si3N4结合SiC砖仍保 持有足够的强度。使用结果表明，直接结合或Si3N4结 合SiC砖对碱蒸气不发生反应，对碳裂解沉淀物不敏感，
2K(g)+2CO2(g)=K2CO3(l)+CO(g)
K2CO3(l)+2C(s)=K(g)+3CO(g)
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根据上述的损坏机理，要延长炉缸、炉底的寿命， 应该从耐火材料和炉缸结构两个方面解决防止 铁水渗透、降低机械磨损和防止碱金属侵蚀等 问题。
因此首先在选择炉缸、炉底用耐火材料时，应采 用抗渣铁侵蚀性强、抗碱性能强、抗铁水渗透 性好、强度高、导热性好的耐火材料，即对碳 砖进行相应的技术改进；
炉底用人工合成莫来石有很好的抗铁水 侵蚀性；
侧壁用棕刚玉质超低水泥预制块利用超 微粉技术不仅有很好的抗铁水侵蚀性 而且抗渣性也很好；
两种材料的重要特点：在高温下都有正 的永久线变化
底部砌筑特点：莫来石砌成同心圆，可 支撑侧壁“陶瓷杯”
侧壁使用近可能大的预制块以减少缝的 数量和增加砖的稳定性；且“陶瓷杯” 侧壁不垂直，避免“上浮”。
>中等导热优质耐材：如SiC质砖（自结合SiC砖、 Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiC砖等），这类 耐材越来越多用在高炉的关键部位，具有较高 的导热性、良好的抗侵蚀性和抗热震性；
>高导热优质耐材：如石墨砖、半石墨砖。
这些优质耐材分别要配以不同的冷却系统。
在炉缸、炉底则采用热压碳砖或大块碳砖，并且 都在向超微孔化发展，这个部位用砖要做到： 提高其导热性、合适的弹性模量、微孔抗铁水 侵蚀、渗透、提高抗碱侵蚀性和抗CO氧化。
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炉缸炉底：风口区是高炉内温度最高区 域，达1700℃~2000℃。主要受渣铁水 的冲刷侵蚀，铁水侵入，化学侵蚀
出铁口：受铁水环流、炉渣、碱的侵蚀 和摩擦作用，出铁周期温度变化带来的 热冲击，同时存在开口和堵口时的机械 振动损伤
出铁沟：主要受铁水、熔渣及微量元素 的冲刷侵蚀及浸润。
42.4 ≤1.3 ≤1.0 2.21
14.8
64.9 1.12 0.74
2.47
13.4
≥42 ≤1.6
≤13
耐压 强度 MPa ≥75 ≥80 ≥85 ≥60 74.5
≥62
荷重软化 温度 T2
℃ ≥1500 ≥1530
≥1450 ≥1500 ≥1460 (开始点) 9
炉身下部：一般使用要求有良好的抗渣性、抗碱性、 耐磨的黏土砖、高铝砖、刚玉砖及碳化硅砖。
2.53 13.2 172 18.4(1400℃)
中国 Si3N4结合
<2.6 <18 >150
40(1400℃) 23
国内外的生产实践证明，SiC材质不与熔渣起反应，也
没有结瘤现象，用在高炉炉身下部作内衬有助于延长
2021炉/7/2龄6 ，提高热效率。
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2.3 炉腰用耐火材料
炉腰环境条件，一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的耐 火材料。
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高炉砖衬侵蚀原因
部位
侵蚀原因
炉身上部
1、炉料磨损
2、煤气流冲刷
3、碱金属、锌、沉积碳的侵蚀
炉身中、下部及炉腰部位
1、碱金属、锌、沉积碳的侵蚀
2、初成渣的侵蚀
3、热震引起的剥落
4、高温煤气流的冲刷
炉腹部位
1、渣铁水的冲刷
2、高温煤气流的冲刷
炉缸风口带
1、渣铁水的侵蚀
2、碱金属的侵蚀
直接影响高炉寿命。因此对
耐火材料的品种、质量都提 出了很严格的要求。
图中可见，侵蚀最严重的部 位为炉腹、炉腰及炉身下部 的衬里。
根据高炉各区域的反应条件、
工作状态、温度、热冲击、
侵蚀等的研究后，在选择使
用耐火材料时对材质做出相
2021应/7/2的6 变化。
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2.1 炉喉用耐火材料
一般多用性能优异的黏土砖或高密度的 高铝砖砌筑，但使用寿命较短，因而还 采用耐磨耐撞击的铸钢保护板。现在有 很多新建的高炉采用黏土质耐火浇注料。 而在炉喉及保护板以下部位、直吹管和 煤气升降管等部位，均可采用喷涂料。
国名 砖种 体积密度 g/cm3 显气孔率 % 常温耐压强度 MPa 高温耐压强度 MPa 高温抗折强度 MPa 热导率 W/mK
SiC砖的理化性能
日本
美国
Si3N4结合 Si3N4结合
2.78
2.60
12.5
13.6
160
150
57(1400℃) 16.6
41(1400℃) 14.4
荷兰 Si2ON2结合
德国试用过如半石墨砖、电熔高铝砖、莫来石砖、Si3N4-SiC砖等； 荷兰霍戈文钢铁公司3662m3高炉炉腹砌半石墨砖，效果较好； 欧美不少高炉使用SiC砖
近年在炉腹部位包括风口砖多使用抗碱性优异的、强 度较高的SiC砖和SiC风口组合砖。
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2.5 炉缸炉底用耐火材料
炉缸内衬除受高温作用外，还主要受到渣铁的化学侵 蚀与冲刷，炉底主要以铁水的渗入侵蚀为主。所以炉 缸炉底的侵蚀大多为“蒜头状”或平锅底状侵蚀，还 有在炉缸环砌碳砖中形成环形脆化层，严重时形成环 形断裂。
其次对炉缸进行复合砌筑，即工作区用致密耐
火材料以提高抗铁水渗入和耐碱侵蚀，在靠近 冷却壁处用高导热材料。
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有代表性的三种炉缸设计方案
以微孔碳砖为衬的炭质炉缸方案
碳砖在生产时加入添加剂形成微 孔，这些微孔的孔径在1μm以下， 这样小的微孔可以有效的防止铁 水的渗透，从而减轻了铁水对炉 缸内衬结构组织的破坏和冲蚀， 抗碱性能也得到提高，导热性也 大幅度提高。但由于800等温线 仍落在碳砖中，不能解决碱侵蚀 带来的环形脆化层问题因此这种 方案的炉缸的长寿问题仍没有解 决。
过去我国高炉在炉腰部位选用黏土砖和高铝砖，但随着
高炉大型化及高强化冶炼的发展，已远远不能适应。 有使用半石墨砖、石墨砖、自结合SiC砖、刚玉砖等， 均有一定的效果，而近几年采用Si3N4结合SiC砖则取得 了比较明显的效果。
因此一般来说，如有条件可在1000m3以上的高炉炉腰 部位采用Si3N4结合SiC砖。在1000m3以下的高炉上， 也可考虑用SiC砖，但必须同时改进冷却器结构和材质，
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产生“蒜头状”侵蚀的主要原因有两点，一是 铁水渗透引起碳砖组织结构变化；二是铁水环 流造成碳砖机械冲刷磨损。
而形成环形脆化层的主要原因是碳砖内部800 ℃等温线上的碱侵蚀、炉内气体与碱金属反应， 生成碳酸盐沉积在碳砖中，并与碳反应，随着
生产的延续，这种反应延续进行，最后形成脆 化层。反映式为：
碳砖（也可以是微孔碳砖）砌外
环，而内环用陶瓷质预制块砌成，
陶瓷质材料厚度与碳砖厚度之比
为1∶2~2.5。这样炉缸炉底与炉
渣铁水接触的材料完全是陶瓷质
材料，陶瓷质材料好像在炉缸炉
底形成一个“杯”，既保护了碳
2砖021又/7/2起6 到了一定的隔热作用。
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“陶瓷杯”方案中选材很注意：低导 热性耐火材料和中等导热性的炭质材 料结合，以保持合理的等温线分布。
(最新整理)高炉用耐火材料的选择与使用
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高炉用耐火材料的 选择与使用
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1、高炉各部位工作环境简介
炉喉：温度400℃~500℃，受炉料的撞 击和摩擦较为激烈
炉身：上部中部温度400℃~800℃，承 受炉料冲击、炉尘上升的磨损或热冲击， 或受碱、锌等的侵入
下部温度较高，有灼热炉料下降时的摩 擦作用，煤气上升时粉尘的冲作用，碱 金属蒸气的侵蚀作用
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高导热性的热压炭块方案
该方案由美国UCAR公司提出，已在世 界数百座高炉上实施，也取得了很 大的成功。
UCAR体系包括以下几个环节： a、使用高导热性的热压小碳砖；
b、必须有高效良好的冷却系统；
c、炉衬整体必须有良好的导热性；
d、砖与砖之间要有缝，并用特殊胶泥 填充；
e、热压小碳砖必须要有低的透气性； f、热压小碳砖要有低的弹性模量； g、要保证使热面温度小于600 ℃
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为了解决炉缸部位的异常 侵蚀和环形断裂的问题， 国内有多座高炉在炉缸关 键部分引进热压小碳砖， 由此还派生出使用各类碳 砖加陶瓷材料的复合炉缸 结构。
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2.6 综述
每种材料都有优缺点，应该根据其特点综合考虑。
高炉耐火材料性能比较
砖种 SiC砖 半石墨砖 碳砖 90~95%Al2O3 60~65%Al2O3 45%Al2O3
3、煤气流的冲刷
铁口以上的炉缸碳砖
1、碱金属的侵蚀
2、热应力的破坏
3、CO2 和 H2O 的氧化
4、渣、铁水的熔蚀及流动冲刷
铁口以下的炉缸及炉底碳砖
1、铁水的侵蚀
2、铁水流动冲刷
3、铁水渗透侵蚀
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4、炉缸圆周碳砖仍有碱侵蚀
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2、高炉用耐火材料的选择
现代化大、中型高炉要求一 代炉龄为10年（甚至15年）。 耐火材料的品种、质量好坏
采用软水密闭循环冷却等进行必要的技术配套，才能
充分发挥SiC砖的作用。
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2.4 炉腹用耐火材料
要求耐火材料不仅具有良好的抗碱抗渣性，而且要具 有耐高温性能。
过去以高铝砖和刚玉砖砌筑者多，但现在多选用SiC制 品。
日本在炉腹和风口区域试用了纯度高、导热性好和耐侵蚀性强的高级耐火材 料，如电熔高铝砖、合成莫来石砖、刚玉砖等，使用效果比较显著；
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炉腰：温度高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， 渣蚀严重
炉腹：温度高1600℃~1650℃，受热辐 射、熔渣侵蚀严重，碱金属的侵入、碳 的沉积引起的化学作用加剧，由下而上 灼热气流和由上而下的熔体的冲作用加 剧
导热性能优良，因而是一种有前途的制品，在近几年
的高炉建设中，尤其是在大高炉上得到了广泛的应用。
但该砖易氧化，也不耐铁水侵蚀，故只能在不接触铁 水的部位使用。
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根据对世界各国500多座高炉进行调查的结果表明，约有23% 的高炉使用了SiC耐火材料。 在我国，近10年来对高炉用耐火材料的研究和开发取得了许多 的成果，特别是Si3N4结合SiC砖在国内几十座高炉上得到广泛 应用，该砖大都是在炉身下部砌筑。
中国 浸磷酸 2021/7/26 黏土砖
几个国家高炉用黏土砖和高铝砖的性能
化学成分 % Al2O3 Fe2O3 R2O
体积 密度 g/cm3
显气 孔率
%
40~45 ≤1.5 ≤0.7 2.3~2.4
10~13
55~70 ≤1.5 ≤0.8 2.5~2.6
12~15
44~45 ≤1.1
2.4~2.5
8~10
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使用“陶瓷杯”有以下优点： >陶瓷杯材料全面保护了碳砖层； >由于800℃等温线被压缩到陶瓷杯材料内，可 以避免碳砖被碱侵蚀产生环形脆化层； >“蒜头状”侵蚀由于死铁层的加深和交界处的 加强而去除；
>残铁层厚度由于炉缸温度高而减少； >可得到更高的出铁温度或较低的铁水含硅量； >更高的炉缸操作温度，有利于休风等的恢复； >更高的炉缸寿命
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“陶瓷杯方案”
该方案为耐火材料解决方案，目的
是既减少通过炉衬的热损失，又 能延长炉衬寿命。典型的“陶瓷 杯”由法国SAVOIE公司开发，在 世界上得到广泛应用，取得巨大
的成功。目前这种“陶瓷杯”技 术成为长寿炉缸的首选之一。
所谓“陶瓷杯”是指在碳砖炉底上
再砌一至二层莫来石砖，炉缸用
抗热震性 优 优 良 中等
中等
差
冷却效率 良 优 良 中等
差
差
抗碱侵蚀 优 中等 中等 良
中等
差
抗铁熔蚀 中等 差 差 良
良
中等
耐FeO侵蚀中等 优
良
良
抗氧化性 良 差 差 优
优
优
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总的来说，高炉炉体使用的优质耐火砖分三类：
>低导热优质耐材：如Sialon结合刚玉砖；
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2.2 炉身用耐火材料
炉身上部和中部：主要采用低气孔率的黏土砖及高铝 砖。但随着高炉操作条件苛刻化，该部位要求采用在 耐剥落性和耐磨性方面都很优异的耐火材料。因此在 上部还可以采用磷酸盐结合的黏土砖，中上部还可采 用硅线石砖。
国名 砖种
日本
黏土砖 高铝砖
英国 黏土砖
俄罗斯 黏土砖 高铝砖
各类砖种在炉身下部使用后的侵蚀速度对比（1.5 年生产试验后测）
砖种
黏土砖
高 铝 砖 黏 土 结 合 SiC 砖 Si3N4 结 合 SiC 砖
侵蚀速度（ mm/d） 0.51
0.36
0.50
0.1
SiC 石墨砖 0.24
经过在炉身下部试用各类耐火砖，从抗强碱试验结果 看，在1400 ℃时普通刚玉砖并不比黏土砖好多少，而 莫来石结合的刚玉砖和直接结合或Si3N4结合SiC砖仍保 持有足够的强度。使用结果表明，直接结合或Si3N4结 合SiC砖对碱蒸气不发生反应，对碳裂解沉淀物不敏感，
2K(g)+2CO2(g)=K2CO3(l)+CO(g)
K2CO3(l)+2C(s)=K(g)+3CO(g)
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根据上述的损坏机理，要延长炉缸、炉底的寿命， 应该从耐火材料和炉缸结构两个方面解决防止 铁水渗透、降低机械磨损和防止碱金属侵蚀等 问题。
因此首先在选择炉缸、炉底用耐火材料时，应采 用抗渣铁侵蚀性强、抗碱性能强、抗铁水渗透 性好、强度高、导热性好的耐火材料，即对碳 砖进行相应的技术改进；