热风炉耐火材料砌体在高温、高压下工作，而且温度和压力又在周期性变化，条件比较恶劣。因此，结合其工作条件，选择合理的耐火材料，正确设计其结构形式，保证砌筑质量等是达到高风温长寿命的关键所在。
6.2.3.1 热风炉砌体破损机理
热风炉内砌体破损最严重的地方，一般是温度最高、温差较大及结构较复杂等部位。内燃式热风炉的拱顶和隔墙易破损，外燃式热风炉的燃烧室和蓄热室的拱顶以及连接通道容易破损。热风炉炉衬破损机理如下：
（1）热震破损。热风炉是个换热器，不仅有高温作用，而且有周期性的升温和降温变化。燃烧期拱顶温度可达到1300～1500℃，燃烧室温度也很高，烟道废气温度300℃左右；送风期热风温度一般为1200℃左右，冷风温度约80℃；因此，热风炉炉衬和格子砖经常在加热和冷却之间变化，承受着热应力的作用，到一定时间砌体便产生裂纹或剥落，严重时砌体倒塌。
（2）烟气粉尘的化学侵蚀。煤气中含有一定量的粉尘，其主要成分是铁的氧化物和碱性氧化物。煤气燃烧后，粉尘随烟气进入蓄热室，部分粉尘将粘附在砖衬和格子砖表面，并与砖中的矿物质起化学反应，形成低熔点化合物，使砖表面不断剥落，或熔化成液态不断向砖内渗透，改变了耐火材料的耐火性能，导致组织破坏，发生龟裂。蓄热室的上部化学侵蚀较为严重。
（3）机械荷载作用。热风炉是一种较高的构筑物。蓄热室格子砖下部最大载荷可达到0.8MPa，燃烧室下部砖衬静载荷可达到0.4MPa，过去认为热风炉拱顶变形、格子砖下陷等故障是由于耐火材料的耐火度不够所造成。近年来随着高炉煤气精细除尘设备的发展，煤气质量日渐提高，热风炉燃烧操作实现自动控制，燃烧状态基本稳定，但仍出现拱顶下沉、格子砖下陷等破坏事故。经研究认为这是由于耐火材料在使用温度下，长期负载发生蠕变变形而损坏。
6.2.3.2 热风炉用耐火材料的主要特性
热风炉用耐火材料的主要特性有以下几方面：
（1）耐火度。要求热风炉用耐火材料具有较高的耐火度和荷重软化温度，特别是高温载荷大的部位，耐火材料应具有高的耐火度和荷重软化温度；
（2）抗蠕变性。选择热风炉耐火材料时必须注意它的抗蠕变性指标，耐火材料的蠕变温度应比实际工作温度高100℃。硅砖抗蠕变性最好，适宜用在高温部位；黏土砖抗蠕变性最差，一般只用于中低温部位。
（3）体积稳定性。耐火材料的热膨胀特性，直接表现在砌体温度变化带来的体积的变化，在工作温度变化幅度范围之内，耐火材料线膨胀系数应当小。
（4）导热性。导热性好热交换能力强，耐火材料抗热震性好，对于温度高并经常有较大变化的部位，应选用导热性好的材料；而绝热层用的耐火材料，要求其导热性能差。
（5）热容量。热容量大的耐火材料蓄热能力强，格子砖应该用热容量大的耐火材料。
（6）耐压强度。热风炉蓄热室下部承受很大压力，应选择耐压强度高的耐火材料，例如大高炉热风炉蓄热室最下部往往用几层高铝砖。
表6-5列出了热风炉常用耐火材料的基本性质和使用部位。
表6-5 热风炉常用耐火材料性能及使用部位
续表6-5
6.2.3.3 热风炉用耐火材料
A 硅砖
硅砖主要成分是SiO2，其含量在95%左右。由鳞石英、方石英和玻璃相组成。硅砖高温性能好，耐火度及荷重软化温度较高，蠕变温度高且蠕变率小，有利于热风炉稳定，不足的是它的体积密度小，蓄热能力差。硅砖在600℃以下发生相变，体积有较大的膨胀，容易破坏砌体的稳定性，因此，硅砖的使用温度应大于600℃。在热风炉内硅砖一般用于拱顶、燃烧室和蓄热室炉衬的上部以及上部格子砖。热风炉用硅砖的性能见表6-6。
B 高铝砖
高铝砖质地坚硬、致密、密度大，抗压强度高，有很好的耐磨性和较好的导热性，在高温下体积稳定，蠕变性仅次于硅砖。普遍应用于高温区域，如拱顶、中上部格子砖、燃烧室隔墙等。一些国家热风炉用高铝砖性能见表6-7。
C 黏土砖
黏土砖主要成分是Al2O3和SiO2。随着A12O3和SiO2含量的不同，性质也发生变化。黏土砖热稳定好，高温烧成的黏土砖残余收缩小。黏土砖耐火度和荷重软化温度低，蠕变温度低，蠕变率较大，但是黏土砖容易加工，价格低廉，广泛应用于热风炉中、低温度区域、中下层格子砖及砖衬。黏土砖用量约占热风炉用砖总量的30%～50%。(www.xing528.com)
D 隔热砖
热风炉用隔热砖有硅藻土砖、轻质硅砖、轻质黏土砖、轻质高铝砖以及陶瓷纤维砖等。隔热砖气孔率大，密度小，导热性低，机械强度低，但在使用中应可以支承自身质量。
E 不定形材料
热风炉用不定形材料有耐火、隔热及耐酸3种喷涂料。耐火喷涂料主要用于高温部位炉壳及热风管道内，以防止窜风烧坏钢壳。隔热喷涂料导热系数低，可以减少热损失。耐酸喷涂料用于拱顶、燃烧室及蓄热室上部钢壳，其作用是防止高温生成物中NOx等酸性氧化物对炉壳的腐蚀。当采用双层喷涂料时，隔热喷涂料靠钢壳喷涂，然后再喷涂耐酸或耐火涂料。热风炉用喷涂料的性能见表6-8。
目前国产FN-130喷涂料在理化性能和施工性能上均达到或超过日本的CN-130G喷涂料，且价格只有其1/7。现已有50余座高炉应用。另外，国产MS耐酸质喷涂料也全面达到了日方MIX-687指标，价格不到其1/3。其主要性能见表6-9和表6-10。
表6-7 一些国家热风炉用高铝砖的性能
表6-8 热风炉用喷涂料的性能
表6-9 日本CN-130G与国产FN-130不定形喷涂料理化性能指标比较
续表6-9
表6-10 国产MS—1耐酸质喷涂料与日本产MIX—687性能对比
我国内燃式热风炉炉衬和格子砖普遍采用高铝砖和黏土砖砌筑；外燃式热风炉，高温部位一般用硅砖砌筑，中低温部位则依次用高铝砖和黏土砖砌筑。
美国热风炉高温部位一般采用硅砖砌筑，蓄热室上部温度高于1420℃的部位采用抗碱性强、导热性好和蓄热量大的方镁石格子砖。日本热风炉用砖处理得比较细致，不同部位选用不同的耐火砖，同时还考虑到耐火材料的高温蠕变性能。热风炉寿命可达到15～20年。日本高炉热风炉用耐火砖的性能及使用部位见表6-11。
表6-11 日本高炉热风炉用耐火砖的性能及使用部位
续表6-11
①在0.2MPa荷重和保温50h的条件下加热，加热温度为牌号中的数字乘以10℃，即CRN-155，其温度为1550℃。
热风炉选用耐火材料主要依据炉内温度分布，通常下部采用黏土砖，中部采用高铝砖，上部高温区为耐高温、抗蠕变的材质如硅砖、低蠕变高铝砖等。我国几座典型热风炉选用的耐火材料见表6-12。
表6-12 我国几座典型热风炉选用的耐火材料
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