耐火制品

耐火制品(refractory products)

用耐火原料制成的致密、定形耐火材料。耐火制品在耐火材料总产量中所占比例最大(50％～80％)，主要用于钢铁、有色金属冶炼、玻璃、水泥、陶瓷、石油化工、军工等工业部门和高温技术领域。特别是多使用在炉窑关键部位和关键生产工艺环节，直接影响工业炉窑的使用寿命、产品质量、生产效率和经济效益。耐火制品与冶金和其它传统高温工业相伴产生，相互促进，共同发展。往往是在新型耐火制品的推动下，这些工业的新技术才得到迅速发展。

耐火制品的主要性能与其矿物组成密切相关。构成耐火制品的有单一氧化物、复合氧化物及非氧化物。其组成与特征见表1、2。

表2耐火制品的组成与特征

名称主成分伴随成分特征硅砖

鳞石英、方石英

玻璃体

1．高温强度大；2．有残存膨胀；3．低温异常膨胀，高温膨胀

系数小粘土砖方石英、莫来石玻璃体1．熔渣渗透小；2．容易制成复杂形状的制品；3．价格较低高铝砖

莫来石、刚玉

玻璃体

1．高耐火性；2．强度大；3．抗各种熔渣侵蚀；4．密度大；5．

热导率较大刚玉砖

刚玉

莫来石、玻璃体

1．耐火度高；2．机械强度大；3．抗各种炉渣侵蚀；4．密度大；

5．热膨胀系数和热导率较大镁砖

方镁石

硅酸盐(橄榄石)

1．高耐火性；2．高温强度高；3．抗碱性渣侵蚀性好；4．抗热

震性差白云石砖

方镁石、氧化钙

硅酸盐

1．高耐火性；2．高温强度高；3．抗碱性渣侵蚀好；4．抗水化

性差；5．热膨胀率大尖晶石砖

尖晶石

方镁石

1．高耐火性；2．高荷重软化温度；3．良好的抗热震性；4．对

还原气氛s02／s03，对Kz()／Na20抗侵蚀性好锆英石砖锆英石玻璃体、斜锆石1．抗热震性和抗酸性渣侵蚀性好；2．密度大镁碳砖

方镁石、石墨

Al、Si、SiC

1．高耐火性；2．抗炉渣侵蚀性好；3．高温强度大；4．抗热震

性好；5．抗氧化性弱铝碳砖刚玉石墨A1Mg、A1Si、SiC 1．高耐火性；2．抗热震性好；3．耐蚀性好；4．抗氧化性弱锆碳砖

立方氧化锆石墨

SiC

1．高耐火性；2．高耐蚀性；3．抗热震性好；4．密度大；5．抗

氧化性弱

简史人类生产和使用耐火制品渊源甚早，大体可分为早期的耐火制品，1900

年至1950年期间发展的耐火制品和1951年至1990年期间发展的耐火制品3个阶段。

早期的耐火制品耐火制品的起源可追溯到1615年。在英国，用斯淘尔布里奇(Stourbridge)粘土和康瓦尔(Conwall)的卡伊拉粘土制造粘土砖，用于砌筑窑炉；用粘土制造的坩埚用于熔化玻璃。到16世纪，英国用耐火砂岩筑炉，推动了金

属工业的发展。同时，英国布里斯托尔(Brm01)将粘土砖成功地应用于铜精炼炉，并传播到欧洲大陆。

1822年，英国人杨(w．w．Young)首先用南威尔士(Shouth Wales)尼思各(Vale of Neath)的迪纳斯(Dinas)砂岩为原料制成硅砖。碱性耐火材料是与碱性转炉同时出现的。1866年法国卡农(Carnon)报导了制造镁砖的方法。同年英国开始制造铬砖。1878年，托马斯(s．G．Thomas)和吉尔克里斯特(D．Gilchrist)用焦油结合白云石作转炉内衬，加入石灰造磷酸钙渣用以脱磷。将高磷铁水炼成了钢。托马斯碱性转炉炼钢法的成功也推广到平炉。于是，带蓄热室的碱性平炉得到发展。1884年，用焦油结合白云石砖作炉底的碱性平炉在英国建成。

1900年至1950年期间发展的耐火制品1900年哈克(H．A．Harker)提出用ZrO2作耐火材料，英国舍菲尔德(Shefield)大学国家物理试验室用氧化锆制砖。但是，由于伴随ZrO2单斜晶与四方晶的相变产生的体积变化，未制成可应用的制品。1903年碳化硅砖研制成功，并在法国和比利时的锌蒸馏炉上开始使用。1908年硅砖首次用来砌筑焦炉，取得了强化炼焦操作、提高焦炭质量、缩短结焦时间的良好效果。1913年美国麦卡勒姆(Mecallum)首次制成铁壳不烧镁砖。1915年英国魏纳姆(Wynam)获得制造含铬矿20％～80％的铬镁砖专利。1921年美国用含Al2O3 68％～74％和高Fe2O3%26bull;TiO2的高铝矾土作原料制成莫来石熔铸砖，并用于玻璃熔窑侧墙。1925年英国开始用蓝晶石熟料制造高铝砖，并用于玻璃熔窑。1927年拉夫(O.Ruff)和埃伯尔特(F．Ebbert)制成了稳定化氧化锆制品。1928年美国杨曼(Yongman)制成化学结合镁砖。1929年德国高炉炉底和炉腹开始使用碳砖。1931年在美国、德国和英国的市场上同时出现铬镁

砖。1933年德国在全碱性平炉上使用铬镁砖获得成功。1935年苏联首次制造高铝砖。同年，日本用中国唐山古冶产的高铝矾土作原料制造了高铝砖。同时，美国用蓝晶石制造的成分接近莫来石的砖广泛用于玻璃熔窑。美国金刚砂公司首次制成熔铸氧化铝砖，并命名为莫诺佛拉克斯(Monofrax)。1936年美国制造了含ZrO2 20％的锆莫来石熔铸砖。1937年含%26beta;%26mdash;Al2O3的Monofrax%26mdash;M、含a%26mdash;Al2O3尖晶石的

Monofrax%26mdash;K均获得了生产特许。该类砖用于钠钙玻璃熔窑澄清池侧壁。1940年美国将平炉炉顶硅砖中Al2O3含量降至0．35％，并作为美国平炉炉顶用的标准产品。1941年美国科尔哈特公司制成Al2O3一ZrO2一SiO2(简称AZS)熔铸砖，命名为柯尔哈特ZAC，即33号AZS熔铸砖。该砖用于玻璃熔窑可提高使用寿命2～4倍。1947年研制成抗热震性较好的部分稳定化的ZrO2制品。

1951年至1990年期间发展的耐火制品1951年中国首次使用纯的大结晶江密峰脉石英(SiO2大于99％、Al2O3 0．3％左右)制成优质平炉顶硅砖，并应用于大型平炉炉顶。1952年美国科尔哈特公司取得了制造熔铸镁铬砖的两项专利。工业生产的熔铸镁铬砖主要由55％MgO和45％铬矿组成。

1953年中国开始用天然高铝矾土制造高铝砖。1956年中国制成镁铝砖，并成功地应用于平炉炉顶。1958年中国开始生产碳砖，并用于高炉炉底、炉缸。1959年中国制造的高铝砖已广泛地应用于电炉、平炉、高炉和浇钢系统。1960年～1962年法国电熔耐火材料公司发展了氧化法熔铸锆刚玉砖(AZS砖)。1961年美国市场开始出售直接结合镁铬砖。1962年美国开发了再结合镁铬砖。