高爐熱風(fēng)爐是高爐的重要附屬設(shè)備之一,，它是一種蓄熱式的熱交換器,，能為高爐的有 效操作提供一定溫度的熱風(fēng)，也就是說(shuō)它將鼓人高爐中助焦炭燃燒的空氣由常溫加熱到高 溫(約1200?1350°C),，其風(fēng)量應(yīng)充足,，供給要連續(xù)。因此,，每座高爐一般需配備3?4 座熱風(fēng)爐,，以便加熱與送風(fēng)能交替進(jìn)行。

近來(lái),，高爐煉鐵技術(shù)現(xiàn)代化的內(nèi)容之一就是采用高風(fēng)溫技術(shù),，也是煉鐵生產(chǎn)必不可少 的重要條件之一。所以,，無(wú)論國(guó)外,、國(guó)內(nèi)都始終把提高熱風(fēng)爐風(fēng)溫工作擺到重要日程上來(lái)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,，熱風(fēng)溫度提高,，不僅可以降低焦比，而且還能增加鐵水量,，同時(shí),，高 風(fēng)溫是高爐噴煤的必要條件。現(xiàn)場(chǎng)表明：在一定溫度范圍內(nèi),，高爐風(fēng)溫每提高100°C,，每噸鐵可降低焦比15?20kg，提高產(chǎn)量3%,。國(guó)外不少高爐長(zhǎng)期使用的風(fēng)溫均已超過(guò) 1200°C,。表3-57為國(guó)外部分高爐使用的熱風(fēng)溫度。

表3-58為我國(guó)幾座典型形熱風(fēng)爐熱工特性參數(shù),。

我國(guó)擁有各種結(jié)構(gòu)形式的熱風(fēng)爐,，目前應(yīng)用最多的是內(nèi)燃燒式熱風(fēng)爐，圖3-4為某內(nèi)燃熱風(fēng)爐內(nèi)襯用耐火材料結(jié)構(gòu)示意圖,。

熱風(fēng)爐要達(dá)到高風(fēng)溫,，除了高爐的操作條件、高溫?zé)嵩?、熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)等因素外,，必須要有既能長(zhǎng)期承受高溫,，又能滿足熱風(fēng)爐工藝需要的耐火材料作保障。熱風(fēng)爐用耐火材料 要能經(jīng)受住高溫和高壓,，高溫抗蠕變性好,，磚的熱容量大，熱傳導(dǎo)性好,，有利于熱交換和 提高風(fēng)溫,。熱風(fēng)爐用耐火材料的選擇主要是由熱風(fēng)溫度決定的，當(dāng)熱風(fēng)溫度低于900°C時(shí),， 一般選用黏土磚砌筑;當(dāng)風(fēng)溫髙于900°C時(shí),，髙溫部位的爐襯和格子磚則采用高鋁磚、莫 來(lái)石磚,、硅線石磚和硅磚等,。

熱風(fēng)爐內(nèi)各部位操作條件及破損特征不同，所用耐火材料理化性能的要求也不同,。熱 風(fēng)爐用磚基本上可以分為高溫區(qū)及中低溫區(qū)兩大部分,。

髙溫區(qū)用磚包括：燃燒室上部磚，蓄熱室上部格子磚及上部大墻磚,，爐頂磚等,。中低 溫用磚區(qū)包括：燃燒室中下部磚，蓄熱室中下部格子磚及中下部大墻磚,，各出口用磚等,。

中低溫區(qū)用磚量大，占全部熱風(fēng)爐內(nèi)用磚量的三分之二左右,，這部分可用比較致密的 黏土磚或高鋁磚,。高溫區(qū)因生產(chǎn)操作及風(fēng)溫水平的差異，對(duì)耐火磚理化性能的要求也有所 區(qū)別,。如對(duì)爐頂磚的熱穩(wěn)定性應(yīng)特別重視,，以防止因溫度急變而剝落或斷磚堵死格孔;燃 燒室及蓄熱室上部要求有較高的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，較低的重?zé)€收縮,，良好的抗渣性等,，以 防止燃燒室的高溫變形、傾斜及格子磚的沉陷,、格孔錯(cuò)亂等,。對(duì)格子磚還要求熱傳導(dǎo)性 好,，熱容量大,，吸熱和放熱都比較快。這些要求應(yīng)根據(jù)熱風(fēng)爐的風(fēng)溫水平而定,。

熱風(fēng)爐在工作時(shí),，爐襯受到熱交換過(guò)程中溫度急劇變換的作用,，高爐煤氣帶入灰塵 的化學(xué)侵蝕作用，機(jī)械荷載作用,，燃燒氣體的沖刷作用等,。熱風(fēng)爐爐襯的損毀原因主要 有：

(1) 熱應(yīng)力作用。熱風(fēng)爐在加熱時(shí),，燃燒室的溫度很高,，爐頂溫度可達(dá)到1500? 1560°C，從爐頂沿爐墻和格子磚向下,，溫度逐漸降低;送風(fēng)時(shí),，高速冷風(fēng)從蓄熱室底部吹 進(jìn)，并逐漸被加熱,。由于熱風(fēng)爐不停的加熱送風(fēng),、熱風(fēng)爐爐襯和格子磚經(jīng)常處于急冷急熱 變化之中，砌體出現(xiàn)裂紋,、開(kāi)裂和剝落,。

(2) 化學(xué)侵蝕作用。煤氣和助燃空氣中含有一定數(shù)量的堿性氧化物,，燃燒后的灰分中 含有20%的氧化鐵,、20%氧化鋅和10%的堿性氧化物，這些物質(zhì)的絕大部分是排出爐外 的,，但少數(shù)成分粘附在砲體表面,，并向砲磚體內(nèi)滲透。日積月累,，從而導(dǎo)致磚襯組織受 損,，發(fā)生龜裂，強(qiáng)度降低,。

(3) 機(jī)械荷載作用,。熱風(fēng)爐是一種較高的構(gòu)筑物，其高度一般在35?50m之間,。蓄 熱室格子磚下部承受的最大靜荷重達(dá)0.8MPa,，燃燒室下部承受的靜荷重也較高，在機(jī)械 荷重和高溫作用下,，砲磚體發(fā)生收縮變形和產(chǎn)生裂紋,，影響了熱風(fēng)爐的使用壽命。

(4) 壓力作用,。熱風(fēng)爐周期性地進(jìn)行燃燒和送風(fēng),，燃燒期內(nèi)處于低壓狀態(tài)，送風(fēng)期處 于高壓狀態(tài),。傳統(tǒng)的大墻和拱頂結(jié)構(gòu),，其拱頂與爐殼間留有較大的空間,，大墻與爐殼設(shè)置 的填料層在長(zhǎng)期高溫作用下收縮及自然壓實(shí)后也留下一定的空間。由于這些空間的存在,， 受高壓氣體的壓力作用,，砲體承受了很大的向外推力，易造成砌體傾斜,、開(kāi)裂和松動(dòng),，然 后砌體外的空間周期性地通過(guò)磚縫進(jìn)行充壓和卸壓，進(jìn)而加劇對(duì)砌體的破壞,。

熱風(fēng)爐用耐火材料的作用是隔熱和承受高溫荷載,，故確定各部位用爐襯材料的材質(zhì)和 厚度時(shí)，應(yīng)根據(jù)砌體所承受的溫度,、負(fù)荷和隔熱的要求,，以及煙氣對(duì)砌體的物理、化學(xué)作 用等條件而定,。

我國(guó)幾座典型熱風(fēng)爐選用的耐火材料見(jiàn)表3-59,。

西歐國(guó)家熱風(fēng)爐爐頂、爐墻和格子磚上部,，普遍采用硅磚砌筑;熱風(fēng)爐的中,、下部爐 墻和格子磚，則分別采用高鋁磚和黏土磚,。俄羅斯高爐熱風(fēng)爐的傳統(tǒng)材質(zhì)為：爐頂和上部 砌體采用ω (Al₂0₃)為62%?72%的髙鋁磚砌筑,，中下部砌體則用ω (Al₂0₃)為38% 的黏土磚;最近，熱風(fēng)爐的風(fēng)溫顯著提高,，因此爐頂和上部6?7m高的部位一般采用低 膨脹性硅磚砌筑,，其余部位根據(jù)溫度的不同，分別采用莫來(lái)石磚,、剛玉磚,、高嶺土磚和黏 土磚。

日本熱風(fēng)爐根據(jù)不同的使用部位,，選用了不同品種和牌號(hào)的耐火磚,，做到物盡其用， 同時(shí),，要充分考慮耐火磚的高溫蠕變性能,，以便在長(zhǎng)期工作中，確保生產(chǎn)安全,。表3-60 為日本高爐熱風(fēng)爐用耐火磚的性能和使用部位,。

熱風(fēng)爐爐頂是熱風(fēng)爐內(nèi)的高溫區(qū)，爐頂部位的耐火材料，特別是直接與熱空氣和熱煙 氣接觸的砌磚層,，必須要具有良好的抗熱震性和抗蠕變性,。一般采用硅磚或低蠕變高鋁 磚,，隔熱層則為黏土隔熱磚,。選用隔熱材料時(shí)，應(yīng)特別注意工作的熱面溫度應(yīng)不高于其允 許使用溫度,。

熱風(fēng)爐大墻即熱風(fēng)爐爐體圍墻,，其爐襯包括工作層耐火磚、隔熱層輕質(zhì)磚和填料,。大 墻的上部承受較高的溫度,，中下部承受的風(fēng)溫較低。大墻上部工作層一般采用低蠕變高鋁 磚或硅磚,，大墻中下部一般采用高鋁磚和黏土磚,。隔熱層，一般根據(jù)不同部位采用不同等 級(jí)的隔熱磚,、耐火陶瓷纖維或填料,。

熱風(fēng)爐隔墻是將燃燒室和蓄熱室分隔開(kāi)來(lái)的耐火墻。隔墻與爐頂不能完全砌死相互抵 觸,，要留有一定的膨脹縫(200?250mm),，為使氣流分布均勻，隔墻要比蓄熱室格子磚 高400?700mm,。隔墻的下部,，兩側(cè)溫差很大，熱膨脹的差值也很大,，使隔墻砲體不斷產(chǎn) 生彎曲而出現(xiàn)裂縫,。隔墻的上部一般采用低蠕變高鋁磚或硅磚，中下部一般采用高鋁磚和 黏土磚,。

燃燒器是用來(lái)將煤氣和空氣混合并送進(jìn)燃燒室燃燒的設(shè)備,。就材質(zhì)來(lái)講，有金屬(機(jī) 械)燃燒器和陶瓷燃燒器,。目前多采用陶瓷燃燒器,。

送風(fēng)期，陶瓷燃燒器上表面溫度略低于風(fēng)溫;燃燒期,，稍高于空氣,、煤氣人燃燒器前 溫度，因此,，在一個(gè)周期里燃燒器上部溫差很大,，特別是在換爐瞬間，燃燒器上部溫升 (或降)特別迅速。為了保證燃燒器砌筑體的氣密性,、整體性和使用壽命,，要求耐火材料 的線膨脹系數(shù)小、抗蠕變性好,。20世紀(jì)80年代以前,，我國(guó)陶瓷燃燒器幾乎都用高鋁質(zhì)磷 酸耐火澆注料或礬土耐火澆注料預(yù)制件，經(jīng)過(guò)20多年生產(chǎn)實(shí)踐,，這種材質(zhì)對(duì)中,、小高爐 熱風(fēng)爐和風(fēng)溫1100°C左右的陶瓷燃燒器是適用的。在使用高鋁質(zhì)磷酸鹽耐火澆注料時(shí),， 砌筑前應(yīng)烘烤到600°C左右,，以防止在安裝和使用中預(yù)制體開(kāi)裂。進(jìn)人90年代以后,，由 于熱風(fēng)爐大型化和高風(fēng)溫的要求,，現(xiàn)在多采用高鋁堇青石耐火材料，少數(shù)陶瓷燃燒器用莫 來(lái)石堇青石材料,，陶瓷燃燒器下部,，除少數(shù)用硅線石材料外，幾乎都用高鋁或黏土耐火材 料,。

蓄熱室高溫區(qū)域格子磚最主要的要求是具有較好的高溫體積穩(wěn)定性,、耐侵蝕性 以及抗蠕變性能，硅磚正好具備這些方面的特性且價(jià)格便宜,，因此在國(guó)內(nèi)外高風(fēng)溫 熱風(fēng)爐上得到廣泛的應(yīng)用,。根據(jù)國(guó)內(nèi)的具體情況，當(dāng)熱風(fēng)爐爐頂設(shè)計(jì)溫度不小于 1400°C,，在高爐燃料燃燒好,、操作水平高的前提下，熱風(fēng)爐高溫區(qū)優(yōu)先選用的耐火 材料應(yīng)是硅磚,，同時(shí)對(duì)硅磚的殘余石英必須控制在不大于2%,。采用硅磚的熱風(fēng)爐 需要注意必須仔細(xì)確定其硅磚使用的下限，并在此設(shè)置可靠的溫度檢測(cè)裝置,，保證 在生產(chǎn)操作(包括休風(fēng)停爐)過(guò)程中硅磚最低使用溫度不低于800°C,。當(dāng)熱風(fēng)爐爐 頂設(shè)計(jì)溫度不高于1400°C時(shí)，采用低蠕變,、高密度的高鋁質(zhì)耐火材料更適合我國(guó)的 實(shí)際,，并可充分利用我國(guó)豐富的鋁礬土資源。目前,，國(guó)外高鋁質(zhì)耐火材料的抗蠕變指標(biāo)已達(dá)到較優(yōu)的水平,，如荷蘭霍戈文的HD磚在1350°C，0. 2MPa，50h條件下,， 其蠕變率不大于0.2%;日本品川的AC-8M磚指標(biāo)1300°C,，0.2MPa，50h蠕變率 不大于0. 2%;目前我國(guó)高鋁質(zhì)耐火材料的蠕變率指標(biāo)在相應(yīng)條件下均為不大于 1%,，同世界先進(jìn)水平相比還有較大的差距,，同時(shí)鑒于我國(guó)生產(chǎn)低蠕變高鋁磚的現(xiàn) 狀，在嚴(yán)格考核磚的蠕變指標(biāo)的同時(shí)還必須控制制品所含雜質(zhì),，特別是堿金屬與堿 土金屬的含量,。

對(duì)蓄熱室中,、下部格子磚,，通常采用高鋁質(zhì)和黏土質(zhì)耐火材料。隨著大型熱風(fēng)爐蓄熱 室高度的增加,，上部格子磚對(duì)下部耐材的壓力也越來(lái)越大,，另外，根據(jù)國(guó)外對(duì)大型高溫?zé)?風(fēng)爐格子磚的破損調(diào)查,，下部格子磚因周期溫度波動(dòng)引起格子磚的龜裂,、破碎的現(xiàn)象在不 斷增加，因此對(duì)下部黏土磚除必須繼續(xù)控制其蠕變特性外,，對(duì)制品常溫耐壓強(qiáng)度,、熱震穩(wěn) 定性次數(shù)(耐急冷急熱性)提出了更高的要求。

球式熱風(fēng)爐的蓄熱室中釆用耐火球代替格子磚,。用耐火球代替格子磚的球式熱風(fēng)爐,， 在小型高爐有應(yīng)用。耐火球擁有熱表面積大,、熱容量大,、熱交換面積大、風(fēng)溫高等優(yōu)越的 熱工特性,。在高溫區(qū)選用的耐火球材質(zhì)常見(jiàn)的是高鋁質(zhì)耐火材料,，低溫區(qū)選用黏土質(zhì)耐火材料。

熱風(fēng)爐孔口較多,，工作條件十分惡劣,，因而孔口的砲體壽命在其整體結(jié)構(gòu)中往往是薄 弱環(huán)節(jié)。為了提高其壽命,，人們想方設(shè)法從各方面提高其整體性,、穩(wěn)定性及所用耐材的高 溫特性。組合磚技術(shù)就是集這幾方面措施為一體的一項(xiàng)綜合技術(shù),。組合磚技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用 較廣泛,，我國(guó)自寶鋼引進(jìn)該技術(shù)后也迅速得到推廣并廣泛應(yīng)用。

為了降低熱風(fēng)爐爐殼及各種管道的表面溫度，以延長(zhǎng)其使用壽命和減少熱損失,，目 前,，大多數(shù)熱風(fēng)爐都采用了多種材質(zhì)的耐火噴涂料。

如寶鋼4座4000m³級(jí)高爐,，在熱風(fēng)爐燃燒室,、蓄熱室球頂部和聯(lián)絡(luò)管部位噴涂了耐 酸質(zhì)MIX-687噴涂料(厚度為50?70mm)，燃燒室直筒部位及蓄熱室中部噴涂了中重質(zhì) 噴涂料(CN-130G),，厚度為45?77mm;蓄熱室下部噴涂礦渣棉SLAG WOOL材料,，厚 46?51mm;唐鋼1260m³高爐的熱風(fēng)爐高溫區(qū)噴涂了 MXH-1型耐酸涂料，厚65mm;中 低溫區(qū)噴涂了 FN-130涂料,，厚度為50mm;馬鋼2500m³高爐熱風(fēng)爐也采用了先進(jìn)的噴 涂技術(shù)和噴涂料,，其中熱風(fēng)爐球項(xiàng)為HAN-130耐酸噴涂料，其他部位為HCN-130噴涂 料;攀鋼高爐熱風(fēng)爐用噴涂料主要是FN-130,。