热风炉用耐火材料的技术演进与性能迭代

高炉炼铁工艺的效率，在很大程度上取决于热风炉所能提供的送风温度。这场始于20世纪中叶的“追高风温”的技术竞赛，也直接驱动了热风炉核心部位——蓄热体及炉顶所用耐火材料的持续革新。其发展历程，本质上是一部材料性能与严苛工况不断博弈、螺旋上升的历史。

从黏土砖到高铝砖：满足千度风温的初次飞跃

在20世纪50年代及以前，高炉的送风温度普遍徘徊在900°C左右。在这样的热负荷条件下，成本低廉、工艺成熟的黏土砖足以胜任蓄热体材料的角色，构成了那个时代热风炉的典型配置。

进入60年代，随着冶炼技术的进步，风温要求一举提升至1000~1100°C的水平。这一改变对耐火材料提出了直接挑战。黏土砖的荷重软化温度较低，在新的服役条件下已无法维持必要的结构稳定性，其作为蓄热体主要材质的时代就此终结。为了应对更高的温度，材料工程师们将目光投向了Al₂O₃含量更高、耐火度也随之提升的高铝砖。这次升级，成功解决了“耐高温”这一核心矛盾，在当时看来是完美的替代方案。

蠕变性能：高铝砖遭遇的新挑战

然而，技术的脚步并未停歇。70年代，送风温度向1200°C大关迈进。此时，即便是升级后的高铝砖也开始“力不从心”，一系列过去未曾凸显的问题集中爆发。现场观察发现，热风炉内的格子砖出现了显著的下沉与变形，炉墙也因不均匀的应力分布和沉降而产生开裂，严重时甚至直接导致热风炉报废。

这些现象的背后，指向了一个关键的材料性能参数——高温蠕变。所谓蠕变，是指材料在恒定温度和载荷的长时间作用下，发生缓慢且不可逆的塑性变形。当热风炉穹顶和蓄热室上部的温度持续超过1200°C，高铝砖在自身重力与巨大温差带来的复杂应力场下，其内部晶体结构开始缓慢“流动”，最终导致宏观上的变形与损坏。

这一系列严峻的工程事故，迫使行业重新审视热风炉耐火材料的设计哲学。从此，蠕变率不再是一个次要参数，而是评判热风炉用高端耐火材料的关键性能指标。精确测定材料在特定温度和载荷下的蠕变率，对炉体安全与长周期运行至关重要。

精工博研测试技术（河南）有限公司（原郑州三磨所国家磨料磨具质量检验检测中心），央企，国字头检测机构，专业的权威第三方检测机构，专业检测耐火材料高温蠕变性能，可靠准确。欢迎沟通交流，电话19939716636

硅砖与低蠕变高铝砖的时代

基于对蠕变性能的深刻认识，从80年代开始，热风炉耐火材料的选型进入了新阶段。当时，主流送风温度稳定在1200~1250°C区间，但热风炉的穹顶和蓄热室上部区域，其工作温度通常要比出口风温高出200~300°C，意味着材料需承受高达1400~1500°C的考验。

在此背景下，两种解决方案脱颖而出：

1. 低蠕变高铝砖：通过优化原料配比和生产工艺，显著改善了传统高铝砖的抗蠕变性能。这类砖能够在接近其耐火极限的温度下，依然保持极低的形变率。
2. 硅砖：硅砖以其优异的荷重软化点和出色的高温体积稳定性著称。它的抗蠕变能力在高铝质材料之上，特别适合作为热风炉穹顶这类承受长期高温高压的核心构件。

这两种材料并驾齐驱，共同支撑了80、90年代高风温冶炼的技术需求。

新世纪的技术格局：硅砖的全面胜利与结构优化

进入21世纪，随着高风温技术的进一步成熟和普及，对炉体材料的要求也达到了前所未有的高度。在与低蠕变高铝砖的竞争中，硅砖凭借其更为卓越的高温性能，最终在最严苛的部位——如炉顶拱顶和蓄热室上部高温区——全面胜出，成为该区域的首选和标准配置。

与此同时，低蠕变高铝砖和性能同样优异的红柱石砖，则在热风管道等温度梯度稍缓的部位找到了自己不可或缺的位置。

除了材料本身的迭代，热风炉的蓄热结构设计也发生了变革。为了提升换热效率，传统的7孔、9孔格子砖逐步被拥有更大比表面积的19孔甚至37孔格子砖所取代。这种结构上的优化，与材料性能的提升相辅相成，共同推动着现代高炉技术向着更高效、更长寿、更安全的方向发展。