我们制定许多措施降低钢包砖消耗。在有钢的包中，在渣的表面上直接加入硅酸铝粉末或砂型二氧化硅，铬铁矿石，石灰，白云石等，可以从本质上降低内衬损毁。可是添加物的成分和数量应该是计算的，而且要预先分析最终结局。为了使渣首先与添加物材料起反应，而不与内衬材料反应，必须使内衬耐火材料和渣的化学电位差比添加物与渣的要小些。   使用整体二氧化硅(石英的)内衬，在工业上运用两种方法:用半干粉料，由投射装置帮助捣打内衬和采用流动的泥料，用浇注方法。   石英包衬顺利工作，必须是快速加热到石英熔化温度。由灌满的 1620~1700℃钢水对预热到600~700℃的内衬，由于传热发生这种加热，快速加热，B-石英转为a型，并马上转为石英玻璃(焦石英)。在1720℃时，石英玻璃的黏度为，这样的性状态，接近相应材料耐火度黏度(耐火度是用标准测温锥测定)。气孔几乎完全被石英玻璃熔体填满。于是在内衬表面上形成石英玻璃整体层。通常出现损毁的不均衡性。在表 11-3 中列举了实际损毁速度的例子。 表11-3钢包石英内衬的损毁(mm/次) 泥料组成 渣层中 中部 底 硅石和黏土基泥料 8~12 1~3 6~8 半油脂石英砂基泥料 10~20 6~10 10~16 石英砂基泥料 8~10 1~3 6~8   使用寿命取决于最大的损毁，捣打或浇注层厚度为200mm时，约为200/10-20次。损毁剧烈的区域涂抹更稳定的泥料，如加铬铁矿，锆英石等泥料，可以减小损毁的不均衡性。   据资料报道:某钢铁公司180t钢包寿命，用公式描述内衬使用条件对它的寿命影响。   式中，y为整体内衬的平均寿命，次;x为从转炉倒出后到开始浇注，金属在钢包的保温时间，min;xz为金属和渣在钢包中停留的总时间，min;x为渣碱度;x为从转炉倒出来时的金属温度，℃;xs为渣中低氧化铁含量，%;x6为整体内衬上部的厚度，mm。   用浇注法的石英内衬寿命以及它的经济性，像捣打法一样，有些大于用黏土砖砌筑内衬的使用时间。通过广泛应用的实践得出:采用中间修理，使整体钢包内衬寿命能达到30~40次。   钢包内衬喷补是提高使用寿命的最有效方法。表 11-4为钢包整体内衬的喷补与不喷补的炉衬对比。 表11-4钢包整体内衬喷补与不喷补的炉衬对比 指 标 钢包容量/t 80 130 200 300 一次炉役平均喷补数 6 1.3 8.2 1.5 不喷补的平均寿命/次 16 14.8 10 11 喷补的平均寿命/次 45.6 25 32 16.9 喷补的最高寿命/次 56 90 50 2.8 吨钢喷补料消耗/kg 0.92 0.90 – 1.1   冶炼优质钢时，采用整体包衬也不会造成非金属夹杂物污染增加。   提高整体包衬寿命的进一步措施是利用碱性泥料。它对碱性渣比石英泥料稳定性高。然而也有问题，较大的热导率引起结瘤，而高的热膨胀使内衬与永久层分层。解决这些困难，在某种程度上要采用相应的内衬结构。320t钢包内衬捣打碱性材料示意图如图11-9 所示。   墙的双层永久砌体和炉壳之间砌筑隔热层。介绍碱性内衬结构，其中捣打层表面的成分:MgO78%，Al2O3%和 SiO22%，用冷喷补法周期性给予缓冲隔热层。制造碱性整体内衬的发展方向是利用硅酸镁材料，例如烧的纯橄榄岩，使它与纤维或其他的隔热材料相结合。试验焦油结合的碱性耐火材料以及镁钙质耐火材料。   我国钢包内衬过去也是长期使用黏土砖，近20年来比较重视钢包内衬材料的开发,我国钢包内衬发生了多次变革，首先为了提高抗侵蚀性，由黏土砖改为用高铝砖，特别是大型钢包寿命明显提高。有些钢厂试用蜡石砖，投射捣打石英整体内衬，由于这些材料有微膨胀，在使用温度下整体性好，不挂渣，但抗侵蚀性差，寿命不高。可是从此得到启发，认为钢包内衬必须是在使用温度下整体性好，最好用高温下有微膨胀的材料，为了缓解高温钢水的热冲击，在高温下材料内应有一定量的液相，因此采用不烧铝镁砖，铝镁捣打料。为了提高抗侵蚀性又开发了铝镁炭砖。   现在中小型钢包广泛采用以天然高铝熟料为基，添加镁铝尖晶石，镁砂粉，硅微粉结合的浇注料，使用寿命普遍在100~200次以上。像宝钢等厂的大型钢包(300t)采用以刚玉为基，加入镁铝尖晶石等的浇注料，使用寿命达 250次以上。       What measures should be taken to reduce ladle lining consumption   We have developed many measures to reduce the consumption of ladle bricks. In the ladle with steel, adding aluminum silicate powder or sand silica, chromite ore, lime, dolomite, etc. directly on the surface of the slag can essentially reduce the lining damage. However, the composition and quantity of the additive should be calculated, and the final outcome should be analyzed in advance. In order for the slag to react with the additive material first, and not with the lining material, the chemical potential difference between the lining refractory and the slag must be smaller than that between the additive and the slag.  ...

(一)胶结硅石 1.石英砂岩   石英砂岩又称硅质砂岩，属胶结硅石，是机械沉积类型中的一种，岩石由碎屑和胶结物两部分组成。碎屑部分主要由石英颗粒组成，占90%以上，此外还有少量的铝硅酸盐矿物，如长石、云母，总量为1%~2%，最多不超过4%~5%，也有微量的燧石和碳酸盐矿物混入。胶结物绝大部分为硅质，有时为碳酸盐、铁质等。按胶结物类型不同可分为:硅质石英砂岩、钙质(白云石质)石英砂岩和铁质石英砂岩。   石英砂岩的化学成分主要为SiO2，一般含量在95%以上，其次含有Al2O3<1%~3%，Fe2O3<1%，MgO<0.1%，CaO<0.6%，Na +KzO<1%~2%。纯的石英砂岩为白色、灰白色;一般因混入一定杂质，故呈淡黄色、淡红色;当胶结物类型为铁质胶结时，呈褐色。岩石中石英颗粒常为很好的浑圆体，大小均一，有粗粒(0.5~1mm)的也有细粒(0.1~0.25mm)的。   岩石的断面粗糙，肉眼能看到石英颗粒。但有时石英砂岩的硅质(玉髓、蛋白石等)胶结物可在碎屑颗粒上结晶次生增长，此时肉眼难以区别其中的颗粒和胶结物。其耐火度高，可达1700℃。   由于石英砂岩杂质成分多，致密性差、强度低，并且石英颗粒小，在烧成时氧化硅晶型转变较快，烧后易于松散。但它可用来制造一般硅砖。，以及作为玻璃的原料。   河北秦皇岛、四川铜梁、湖南湘潭、湖北葛店等地有质量较好且规模较大的石英砂岩矿床°。 2.燧石岩   燧石岩是硅质岩“的一种，主要是由玉髓、石英或蛋白石组成的，主要成分为Si02，还含有Al2O3、Fez03、CaO、MgO、KO、Na2O等杂质，颗粒细小，多星次棱角状，硬度较大。   我国山西五台山的复合硅石(也称赤白硅石)既属于该类型，又属于胶结硅石，这种复合硅石含有均匀的细分散含铁矿物和石英细粒，在加热时，SiO,易于转化 3.石英砂   石英砂别名硅砂”，是由石英岩、石英砂、脉石英及含硅高的岩石风化后的碎屑,经过流水的搬运，在滨海、湖泊及河流中沉积而成的。石英砂的主要矿物为石英矿物占95%以上，另含少量的长石颗粒(5%)和极少量的重砂物及有机质。石英颗粒大小均匀，表面光滑，圆度及分选性较好，粒度在0.15~0.5mm之间。质地纯净的石英砂为白色，因含有铁质，故多呈淡黄色、浅灰色或褐红色。其化学成分波动大，主要是SiO,(90%以上)、Al2O3;(<5%)、Fe2O3;(<1%)，其次还有TiO2、Cr2O3、K2O、Na2O3   石英砂可作为一般硅砖的原料，大多用作捣打料。   我国江苏(东海)、山东、吉林(甘旗卡)、广东(新会、珠海)、湖南等地都有质量较好的石英砂。其中江苏东海石英砂采用东海石英加工而成，SiO,含量高且杂质低，是生产熔融石英、玻璃制品、陶瓷、耐火材料等产品的首选原料，其化学成分为:SiO≥2299.8%、Fe2O3≤0.015%、Al2O3≤0.025%、Na2O≤≤0.003%、CaO≤0.005%。       Different properties and uses of cemented silica in refractory raw material applications (A) cemented silica  1.Quartz sandstone   Quartz sandstone, also known as siliceous sandstone, belongs to cemented silica, which is one of the mechanical sedimentary types. The rock is composed of two parts: debris and cement. The debris part is mainly composed of quartz particles, accounting for more than 90%, in addition to a small amount of aluminosilicate minerals, such as feldspar, mica, the total amount is 1% to 2%, at most not more than 4% to 5%, there are also trace amounts of flint and carbonate minerals mixed. Most of the cement is siliceous, sometimes carbonate, iron and so on. According to different types of cement, it can be divided into siliceous quartz sandstone, calcareous (dolomitic) quartz sandstone and ferric quartz sandstone.   The chemical composition of quartz sandstone is mainly SiO2, the general content is more than 95%, followed by Al2O3<1%~3%, Fe2O3<1%, MgO<0.1%, CaO<0.6%, Na +KzO<1%~2%. Pure quartz sandstone is white, gray white; Generally due to mixed with certain...

  (一)各国用耐火材料概况   一些国家由氧气转炉已经完全取代了平炉。我国于1998年也完成了取代工作。在氧气转炉中的耐火材料受到碱性渣，氧化还原气体，约在1700℃温度下的金属和由于金属和渣紊流式循环的激烈机械磨损作用。氧气转炉普遍砌筑CaO-MgO-C系耐火材料，以镁炭砖最为盛行，各国不尽相同，日本倾向全部用不同品位的镁炭砖。但欧洲国家采用沥青结合的镁炭砖，含炭白云石(或镁白云石)砖综合砌炉。使用寿命虽然不比日本的全砌镁炭砖高，但成本低，经济效益好。   在焦油镁白云石制品中，随着强化转炉生产，MgO/CaO的比例不断提高。白云石制品含游离石灰，虽说焦油结合剂预防石灰水化，可是成型过程白云石大颗粒部分开裂，形成新鲜表面，没有焦油保护。制品 CaO含量提高，水化的稳定性降低。尽管各国炉衬的材质不相同，但要求原料纯，烧结或电熔，即采用精料意见是一致的。   (二)炉衬各部位使用条件   由于转炉内衬各部位工作条件的差异和操作因素的影响，炉衬侵蚀速度极不均匀，耳轴、渣线、炉帽、出钢口等部位过早损坏，其余部位虽然完好，但整个内衬无法使用。因此转炉内衬一般利用5~7种不同类型的耐火材料，分别砌筑不同部位，如焦油白云石或镁白云石制品为炉衬主体。此外，采用烧成镁质制品浸焦油或不浸焦油等。图11-3所示为某国100~130t转炉内衬砌体。高纯氧化镁或高纯镁白云石制品，甚至本身是坚固而抗渣的烧成耐火材料，作为转炉内衬，其中没有碳成分不能有效的工作，因为制品工作层很快被渣浸透，并在热应力下剥落。碳在工作面附近变成细晶石墨，不被润湿限制渣往耐火材料中渗入的深度。   因此，转炉耐火材料力求增加碳含量。最简单的方法是在氧化物耐火材料中加入碳。制取不烧的镁炭制品时，在配料中加入石墨，并与焦油沥青结合剂一起使制品中碳含量达到23%。这种制品的损毁速度最小为0.66mm/炉。可是在出钢的高温下，由于碳强化方镁石还原反应到气体状态，发现制品的寿命降低很多。镁炭耐火材料中，石墨含量对渣渗入深度和制品其他某些性质的影响如图11-4所示。从曲线图上看出:碳为5%时，渣渗透已经明显减小。当碳含量比较大时，从本质上提高镁碳质耐火材料内衬的寿命。因而碳不仅阻挠渣渗透，然而本身又限制耐火材料的渣化过程。           Conditions of use for refractories in oxygen converter   (1) Overview of refractory materials used in various countries   In some countries the oxygen converter has completely replaced the open hearth furnace. My country also completed its replacement in 1998. Refractories in oxygen converter are subjected to the action of alkaline slag, REDOX gas, metal at temperatures of about 1700 ° C and intense mechanical wear due to the turbulent circulation of metal and slag. Oxygen converter generally masonry CaO-MgO-C series refractories, magnesium carbon bricks are the most popular, different countries are not the same, Japan tends to use all different grades of magnesium carbon bricks. However, European countries use magnesium-carbon bricks combined with asphalt, and carboniferous dolomite (or magnesium-dolomite) bricks are integrated furnace building. Although the service life is not higher than that of Japan’s full magnesium-carbon brick, the cost is low and the economic benefits are good.     In the tar magnesia dolomite products, the ratio of MgO/CaO has been increasing with the strengthening of converter production. Dolomite products contain free lime, although tar binder to prevent lime hydration,...

轻质硅砖又称硅质隔热砖，SiO₂含量在90%以上、体积密度为0.9~1.1g/cm 的轻质硅质耐火制品。又称硅质隔热砖。耐火度和荷重软化温度与成分相同的普通硅砖相差不大。但由于气孔很多，故耐压强度、抗渣性、抗腐蚀性等不如普通硅砖，而抗热震性能却有所提高。   原料一般采用结晶石英岩，配料中加入易燃物质如焦炭、无烟煤、锯末等，或以气体发泡法形成多孔结构，生产工艺与硅砖相似。主要用于要求隔热或减轻自重而不与熔融物直接接触、不受侵蚀性气体作用、不遭受温度急变的窑炉各个部位。在高温下使用，不能与碱性耐火材料接触。按材质不同，其最高使用温度在1200～1550℃。   轻质硅砖的应用领域:   一、建筑领域。 墙体隔热保温：轻质硅砖可作为建筑外墙保温隔热材料，其导热系数低、密度小、吸水率低，可有效降低建筑物的冷热损失，提高节能效果。 内墙隔声隔热：轻质硅砖具有优异的隔声隔热性能，可用于室内隔断、隔音板等材料的制作。 烟道、炉壁、窑壁等耐火材料：轻质硅砖具有高温耐火性能，可应用于建筑物内部烟道、炉壁、窑壁等部位的隔热保温。 二、冶金领域 （1）钢铁冶炼：轻质硅砖可作为钢铁冶炼高炉、转炉、电炉等部位的耐火材料，具有优异的高温耐火性能。 （2）铝电解槽：轻质硅砖可作为铝电解槽的内衬材料，其耐腐蚀性能好，可延长电解槽的使用寿命。 三、化工领域。 （1）石油、化工储罐：轻质硅砖可作为储罐内壁的隔热保温材料，具有优异的耐腐蚀性能和低导热系数。    （2）炼油装置内部隔热：轻质硅砖可应用于炼油装置内部的隔热保温，提高装置的能效。 四、能源领域。 （1）热电站锅炉、烟囱：轻质硅砖可应用于热电站锅炉、烟囱等部位的隔热保温，提高能源利用效率。 （2）太阳能电池板隔热：轻质硅砖可作为太阳能电池板的隔热材料，提高电池板的转换效率。综上所述，轻质硅砖在建筑、冶金、化工、能源等领域都有广泛的应用，其独特的性能优势使其成为高性能建筑材料的首选之一。   轻质硅砖在耐火冶金方面，主要用于以下场景： （1）在不与熔渣接触的高温条件下（1500~1550℃）长期使用，如大型高炉热风炉拱顶硅砖内衬的隔热材料，玻璃窑硅砖砌体的隔热材料。 （2）可直接与火焰接触，如轧钢加热炉炉顶。 （3）一般工业窑炉的隔热。       Composition and application of light silicon brick   Light silicon brick, also known as silicon insulation brick, SiO₂ content of more than 90%, volume density of 0.9~1.1g/cm light silicon refractory products. Also known as silicon heat insulation brick. The refractoriness and load softening temperature are not much different from that of ordinary silicon bricks with the same composition. However, due to many pores, the compressive strength, slag resistance and corrosion resistance are not as good as ordinary silicon bricks, and the thermal shock resistance has been improved.   The raw materials are generally crystalline quartzite, and flammable substances such as coke, anthracite, sawdust, etc. are added to the ingredients, or porous structures are formed by gas foaming method, and the production process is similar to that of silicon bricks. It is mainly used in various parts of the furnace that require heat insulation or weight reduction without direct contact with the melt, without the action of corrosive gases, and without sudden temperature changes. It is used at high temperature and cannot...

  在压力差下，使气体渗过多孔物体的性质称作透气性。在黏滞流动制度(牛顿)的气体中，出口压力接近大气压，并且用柱形形式气孔测定气孔率大于5%的耐火材料的透气度，按泊肃叶公式计算k=Qh/A△p。在国际制系统中透气度系数用m3表示。它相当于横断面为1m2，长1m的试样，气体体积为1m3，黏度为1Pa·s，压力差为 1Pa时，通过1s穿过时，取得的透气度。实际单位使用um2。计算公式为:     式中，k20为温度为20℃的透气度系数μm2，Q为20℃时通过试样的空气流量cm3/s;h为试样高度(进入的深度);A为试样断面面积，cm3△p为试样中进口和出口之间的压力差，Pa。   以下计算取得系数 式中108为重新计算的系数，平方微米中的平方厘米:1.808×10-5为20℃时空气的动态黏度，压力差△p大于2kPa时，按公式(9-5)得出的结果乘2(p+p)/(2p+Δp)   式中，p为入口空气的压力，Pa。   最大的透气度相当于气孔尺寸20~100um。这个等级的气孔范围几乎包括所有透气的气孔。气孔尺寸愈大，透气度也愈大。制品的结构对透气度非常敏感。如某些结构的变化，导致开口气孔率2倍的变化，透气性变化 100倍。高温时制品的透气度(Kt)按下列公式:   式中，K20为按公式(9-5)的透气度系数;n20/nt为室温时的气体黏度对某温度时黏度的比率(图9-4)。所有耐火材料(与类型无关)高温时的透气度明显下降，800℃与20℃时的透气度比较大的约为一半。   按空气透气性测定透气度，相当于氮，氧，二氧化碳和高炉气体的透气度，因为这些气体的黏度大体相同。   工业耐火制品的透气度系数值处在以下范围：黏土质（0.2~1.0）μm2，硅质的（0.1~1.2）μm2，镁质的（（0.6~1.2）μm2，铬镁质的（0.8~2.5）μm2。致密制品（气孔率<5%）的透气度在气体分子（努森）流动制度中测定。气体分子流动制度取决于压力和通道尺寸。为了整个通道均匀，尺寸小于103μm通道气体在分子制度中流动，气体压力应该是 1.33Pa和更低些。分子流动时，制品结构要给予气流最小的阻力，因此结构参数一样时，     Permeability – Sensitive factor in refractory structure   Under pressure differences, the property of allowing gas to permeate porous objects is called permeability. In the gas of viscous flow system (Newton), the outlet pressure is close to atmospheric pressure, and the permeability of refractories with porosity greater than 5% is measured by cylindrical form porosity, calculated k=Qh/A△p according to Poiseuille formula. In the international system, the air permeability coefficient is expressed as m3. It is equivalent to a specimen with a cross-section of 1m2, a length of 1m, a gas volume of 1m3, a viscosity of 1Pa·s, and a pressure difference of 1Pa, and the permeability obtained when passing through 1s. The actual unit uses um2. The calculation formula is:   Where, k20 is the permeability coefficient μm2 at a temperature of 20℃, and Q is the air flow rate cm3/s through the sample at 20℃. h is the sample height (depth of entry); A is the section area of the sample, cm3△p is the pressure difference between the inlet and outlet of the sample, Pa.  ...

  高铝耐火材料对高炉渣的作用，铁水冲蚀，高温下的磨损，具有高的稳定性，并对一氧化碳有惰性。可是在碱介质中，在高温条件下工作时，发现刚玉转化为β-氧化铝。这个转化伴随体积增大20%，而导致碎裂。基质首先与碱蒸气相互作用。刚玉砖用莫来石或铬铝的基质代替刚玉结合，提高制品对碱作用的稳定性。   进一步提高高炉耐火材料效率是采用碳化硅制品；特别是用于炉身下部和炉腹内衬。碳化硅——化学惰性，对磨损，碳化硅耐火材料有非常高的稳定性，与碳质制品比较，碳化硅对氧化的稳定性较好。高炉应用碳化硅制品的主要问题是开发对碱具有足够高稳定性的结合剂。从试验的焦油结合碳化硅石墨制品，陶瓷（黏土）结合的，氧氮化物和氮化物结合的碳化硅制品，氮化物物Si₃N4和氧氮化物Si₃ON₂结合的制品有比较好的稳定性。可是发现自结合碳化硅制品更抗碱。既然自结合碳化硅制品制造困难，研究碳化硅含量各种组合的耐火材料：高铝碳化硅的，石墨碳化硅的等。   镁质耐火材料在炉身下部，炉腰和炉腹经过试验，它的寿命指标比高质量的黏土砖高些，然而低于碳化硅。炉身下部和炉腹选择合适的耐火材料，现在还在继续进行。   炉身下部和炉腹经过连续工作时间到5~8年，个别情况到10~12年。炉身和炉腹的中间修理（Ⅱ级检修）①，通常要12~18d完成。它是停炉，吹掉内衬、冷却，检查，内衬更换，检修金属构件和设备以及熔炉。个别场合的修理主要进行喷补。它由生产致密砖时应用的同样原材料构成喷补料，利用氧化铁含量低的矾土水泥或高铝水泥做结合剂。已知是不停炉，修理体积不大的方法，在这种情况下，专用成分的耐火泥料通过炉壳的孔，小于1.5MPa的压力下在炉中完成。这种泥料使用的黏结物质或软化温度超过200℃的煤焦油，冲淡的液体油，沥青或水玻璃结合的高铝水泥。   ①检修高炉内衬分级：Ⅰ级：炉身和炉床检修；Ⅱ级：炉身检修；Ⅲ级：炉喉检修。   炉身上部修理（Ⅱ级修理）可以不冷炉进行喷补。   炉床和炉缸内衬基本上由碳质砌筑。碳质制品的优越性表现它在还原或惰性气氛中耐火度（超过3000℃）高，随温度提高，强度增大，在很宽的温度范围内体积不变，抗热震性好，对金属和渣的不润湿性以及能够制取公差要求严格的大块砖。炉床砌上3~4列有褶皱的碳质大砖，长到1.5~3.5m，断面积（0.5~0.65）m×（0.5~0.65）m。炉床上面的墙砌上碳质大砖。炉床中心上部系列用高铝褶皱（预防浮起）砖完成。为了预防砖浮起还用所谓顶砌的方法砌砖。耐火材料与生铁相互作用的最低温度为1100~1150℃。如果炉床上部应用高铝制品，沿砖表层通过1100~1150℃等温线，引起出铁温度为 1450℃左右。高铝砖在1100~1150℃等温线层变薄时，砖外层温度提高，出铁温度降低。   这样一来，出铁温度成为高炉炉床内衬状态的指示器。比较大的炉子由炉床下面配备调节冷却。炉床损毁的主要原因（砖浮起）——在铁静压力作用下，铁钻进砖之间的锯齿缝里。所以炉床砌体要在精心准备好的大砖试验台上预先装配。较大炉子的炉床耐火材料砌体的总厚度达到5m。必须预防炉子底座由于加热（特别是不均匀）和炉床破坏时产生铁的意外破口。   用碳质和硅酸铝质耐火材料砌筑炉缸。炉缸墙的碳质砌体用标准冷却装置或水套（二层炉壳）帮助冷却。炉缸上部（风口带）适合砌筑碳化硅耐火材料。   历史上曾选择有效耐火材料。认为碳的氧化物分解时析出的碳储存在耐火制品的气孔和裂隙里，以至造成耐火材料破坏。耐火材料组成中的氧化镁和沉积的锌，被认为是这个反应的催化剂。为了减少钢的增碳，采用氧化铁含量最小的致密制品，然而重要的是提高高炉内衬寿命。   后来注意力转向碱蒸气的破坏作用。高炉炉料中含的碱在炉身下部与内衬接触（周边区域）达到10%~15%，同时炉子中心部分含有1%~2%。耐火材料内衬与碱相互作用包括如下阶段：形成含碱化合物蒸气，往耐火材料内部渗透，凝结，熔化，充满气孔，熔体与炉子气体介质反应。耐火材料中存在 SiO₂时（莫来石颗粒或基质中），形成碱的化合物：K2O·Al2O3·4SiO2白榴石，K2O·Al2O3·2SiO2钾霞石，Na2O·Al2O3·2SiO2钠霞石，K2O·6Al2O3和Na2O·6Al2O3·β-氧化铝，Na2O·Fe2O3·4SiO2钠辉石；K2O·Al2O3·6SiO2正长石。形成碱的硅酸铝，伴随体积增大到45%，造成应力产生和形成新断裂。硅酸铝耐火材料被碱饱和部分开口气孔率降低到2.5%。莫来石在碱的作用下被溶解，碱的化合物在碳的作用下可能被还原和分解。1500℃时形成气体状钾和金属硅。在炉身下部形成氰化物KCN和 NaCN。氰化物一部分随气体急速离去，而其他的与耐火材料反应形成熔体。   研究碱与耐火材料相互作用，无疑证明在高炉结构的下部不能接受含SiO2的耐火材料。   已知刚玉制品（Al2O395%~98%）对碱稳定。然而，这又不是最合适的判断。像刚玉制品已经表现出形成β-氧化铝，此外还具有高的线膨胀系数，使它裂开。   耐火材料本身与铁相互作用，甚至全部具备热力学可能的反应，在铁的作用下，耐火材料损毁很小，因为相互作用的速度不大，而反应产物形成硬的惰性保护层。1500℃时，铁对大多数耐火材料的润湿角大于 100°。   近年来，高炉内衬成功地使用碳质，特别是碳化硅耐火材料。碳化硅耐火材料与其他高炉耐火材料比较有以下优势：对碱有高的稳定性，抗热震性好和热导率高，气孔尺寸最小。这样一来，碳化硅制品从高炉下部结构挤出其他所有耐火材料。碳化硅耐火材料与石墨相配合被认为是有前途的。   后来开发的 Sialon结合碳化硅制品与氮化硅结合的相比，结晶较大，气孔率低，抗氧化性好，在一些国家的高炉中段试用。   高炉耐火材料的化学矿物组成，按气孔率对它提出要求，认为制品气孔率小于 12%，明显减小它被渣浸润，可是浸润不带闸性质。气孔率小于12%的制品，在室温下的磨损比气孔率17%制品低5~6倍，而980℃时低10~20倍。   冷却是高炉内衬稳定的重要因素。   炉缸和炉床内衬连续使用到15~20年。这期间鼓风风口，铁和渣出口按综合进程检修。风口采用特殊质量的耐火材料，并根据磨损情况替换它。每个周期放出铁和渣时，用专用炮泥打入出铁口。炮泥应该具有可塑性和对铁水和渣液的稳定性，高的硬化速度，它不应该分泌出烟或污染环境的有害气体。   现在广泛使用焦油结合的无水炮泥，它含氧化硅，高铝材料，碳化硅，不大数量的碳和黏土，并有约15%的煤焦油或沥青。可是这种泥硬化慢，形成烟，造成笨重的工作条件。用苯酚甲醛的焦油作为结合剂可以排除不足，它具有热反应性，即加热时转为固体状态。焦油的溶剂使用乙醇，Al2O3-SiC-C系统和MgO-C系统泥料对本酚甲醛的焦油有高的稳定性。采用这种泥，出铁口补修时间减短，因而有利于增加炉子产量。   高炉出铁沟耐火材料应该有高的化学稳定性，提高温度时耐磨损和对温度变换的稳定性。提高沟衬寿命采取：加入碳化硅的高铝料；碳化硅的、碳化硅氧化铝的和氮化硅结合的碳化硅。氮化硅结合的碳化硅泥料有比较好的寿命。氮化硅的特点是：在使用温度下有高的强度与低的热膨胀相配合和最大的热导率。所以这种结合剂具有高的抗热震性。此外，提高温度时，氮化硅晶体表面上形成氧化物薄膜，预防结合剂磨损。   出铁沟内衬的寿命不仅取决于耐火材料的性质，而且又与炉子工作制度，实现内衬的方法和沟本身结构有关。我国大型高炉的出铁沟已从捣打料发展成浇注料，主要材质为电熔刚玉，碳化硅，少量金属硅与金属铝粉，适量促凝剂，解胶剂，超细粉等高级原料配制。浇注料在一些高炉使用，获得效果较好。       How to choose refractories for blast furnaces in ironmaking production   The effect of high aluminum refractory on blast furnace slag, hot metal erosion, wear at high temperature, has high stability, and is inert to carbon monoxide. However, in alkali medium, when working under high temperature conditions, it is found that corundum is converted into β-alumina. This transformation is accompanied by a 20% increase in volume, which leads to fragmentation. The matrix first interacts with the alkali vapor. Corundum brick with mullite or chrome-aluminum matrix instead of corundum bonding, improve the stability of the product against alkali action.   Silicon carbide products are used to further improve the efficiency of blast furnace refractories. Especially for the furnace body and furnace belly lining. Silicon carbide – chemically inert, wear, silicon carbide refractories have very high stability, compared with carbon products, silicon carbide oxidation stability is better. The main...

  把耐火材料作为固体材料考虑的情况下，其材料特性大致可分为物理特性和化学特性，现实当中耐火材料的各种特性并不是单纯的，因此，按基础特性（群）和应用特性（群）进行分类的方法更实际些。   所谓基础特性，正如其文字意义一样，为耐火材料基本的材料特性，这种特性是与耐火材料的形态或是用途无关的特性。例如，组织的致密性、结构成分、高温下的强度、热传导性等特性。 表 1-6 耐火材料的主要品质特性 分类   特性的具体实例 基本特性  化学组成，矿物组成  密度、气孔率、通气率(粒度分布)  压缩强度、弯曲强度、弹性率  耐火度、荷重软化温度、热弯曲强度  热导率、温度传导率、线膨胀系数  电传导率 应用特性  耐渣性，耐钢水性  耐 CO 性、耐氧化性、耐水化性  耐损耗性  耐热冲击性(耐干燥性)  长时蠕变性  (施工性能)   对于属于基本特性的产品，耐火材料的试验方法，其大部分已标准化和规格化。有关应用特性使用频率高的成品，以标准化或是相近的形式使其具有普遍性。耐火材料的试验方法随着时代的发展发生着变化，正如正文所论述的那样，对于技术发展的历史也是具有很大意义的。   现在使用的耐火材料的试验方法，大致分为以下几点：   （1）制造过程中的生产管理、质量管理的试验（包含原料分析、缺陷检验等）。   （2）成品基本特性、应用特性的试验。   （3）成品的模拟模型试验（Simulate test）。   （4）通过在实际炉子内对成品进行试用的试验。   有关耐火材料的质量规格，各国政府以及民间组织就此已经开展了制定和修改的工作，关于这方面将进行论述。最近，对于耐火材料和质量规格的国际标准ISO的整合正是一大好时机。   炉体设计和耐火材料的施工、修补   耐火材料使用于炉内（或是其他各种高温处理设备），其使用顺序，首先是炉体的设计先行，此过程中决定了耐火材料必须使用的种类、形状、尺寸等，施工方法的基本条件也是通过设计阶段大体决定的，一般认为设计阶段决定耐火材料使用效果的一半以上，但是，受施工条件、炉子操作条件（使用条件）的影响，特别是炉子操作条件和当初设计前提条件有很大差别，差别更大时其影响程度就更大。   耐火材料的施工、修补炉（砌炉、修炉）的操作，以往是在高温、多尘的劳动环境下进行的，但随着机械化作业的进展，劳动环境大为改善，特别是不定形耐火材料的扩大使用，对施工、修补的机械化作业有极大地推动作用。       Characteristics, test methods and repair techniques of refractories   When considering the refractory as a solid material, its material properties can be roughly divided into physical properties and chemical properties, and the various characteristics of refractories in reality are not simple, therefore, the classification method is more practical according to the basic characteristics (group) and application characteristics (group).   The so-called basic characteristics, as its literal meaning, are the basic material characteristics of refractory materials, which are unrelated to the shape or use of refractory materials. For example, the density of the tissue, structural composition, strength at high temperatures, thermal conductivity and other characteristics. Table 1-6 Main quality characteristics of refractories Sort  Specific examples of features Basic characteristic  Chemical composition, mineral composition  Density, porosity, ventilation rate (particle size distribution)  Compressive strength, bending strength, elasticity  Refractoriness, load softening temperature, hot bending strength  Thermal conductivity, temperature conductivity, coefficient of linear expansion  Electrical conductivity...

  无论是定型还是不定形耐火材料，其开始的主要原料都是使用粉体、并根据其产品形态通过一定工艺制造而得。其共同的重要工艺是粉体处理。定型耐火材料中的成型工艺、烧结型定型耐火材料(烧结耐火砖等)中的烧结工艺是十分重要的。耐火材料制造工艺中所使用的设备、装置要适应于各工艺条件。   耐火材料的原料(合成产品)制造工艺和耐火材料成品相比是多样的、具有代表性的工艺是类似于水泥制造的高温粉体处理工艺。   烧结砖的制造工艺流程如图1-3所示，不烧结砖和不定形耐火材料的制造工艺是此工艺的简略化。   Key technology of refractory manufacturing: synergistic effect of powder treatment and high temperature sintering   Whether it is shaped or amorphous refractory, the main raw material is the use of powder, and according to its product form through a certain process. Their common important process is powder treatment. The molding process in shaped refractories and the sintering process in sintered shaped refractories (sintered refractory bricks, etc.) are very important. The equipment and devices used in the refractory manufacturing process should be adapted to each process condition.   The manufacturing process of raw materials (synthetic products) of refractory materials is diverse compared to the finished products of refractory materials, and the typical process is the high-temperature powder processing process similar to cement manufacturing.   The manufacturing process of sintered brick is shown in Figure 1-3, and the manufacturing process of unsintered brick and amorphous refractory is a simplification of this process