热风炉用耐火材料与使用特性
热风炉用耐火材料的选择主要是由热风温度决定的，当热风温度低于900℃，一般选用粘土砖砌筑，有的使用寿命可达20年左右；当风温高于900℃时，高温部位的炉衬和格子砖则采用高铝砖、莫来石砖、硅线石砖和硅砖等。但各国在选择耐火材料时也不尽相同。
日本大型高炉热风炉主要采用考伯斯式，最近新日铁式热风炉建造较多；德国则用考伯斯式或马琴式热风炉；西欧其他国家多采用地得式热风炉；美国除建造一些外燃式热风炉外，十分重视对内燃式热风炉的改造，即可获得较高的风温，又能延长使用寿命。
近些年来，各国新建或改建的高炉热风炉主要是采用外燃式的，送风温度为1200~1350℃，拱顶温度一般为1500~1550℃，甚至接近1600℃。因此，炉衬高温部位和格子砖上层，普遍采用硅砖砌筑，使用效果较好。
俄罗斯高炉热风炉的传统材质为：球顶和上部砌体采用Al2O3含量为62%~72%的高铝砖砌筑，中下部砌体则用Al2O3含量为38%的粘土砖；最近，热风炉的风温显著提高，因此球顶和上部6~7m高的部位一般采用地膨胀性硅砖砌筑，其余部位根据温度的不同，分别采用莫来石砖、刚玉砖、高岭土砖和粘土砖。
西欧热风炉球顶、炉墙和格子砖上部，普遍采用给硅砖砌筑。黑鬼转中，氧化铁和氧化钛的含量较高，真密度大，导热性能好，蓄热能力强，因此热效率高；热风炉的中、下部炉墙和格子砖，则分别采用高铝砖和粘土砖。热风炉用耐火材料实例，热风炉高温部位全部采用硅砖砌筑，中温部位的衬体和格子砖则用高铝砖砌筑，热风出口附近衬体采用莫来石砖，其余部位普遍采用粘土砖砌筑。
德国高炉热风炉耐火材料，从高温区到低温区依次分别采用硅砖、硅线石砖、莫来石砖、高铝砖和粘土砖。
日本高炉热风炉用耐火砖的性能和使用部位，不同的部位，选用了不同品种和牌号的耐火砖，做到物尽其用；同时，要充分考虑耐火砖的高温蠕变性能，以便在长期工作中，确保生产的安全。另外，日本热风炉的寿命一般可供高炉两个炉役使用，即为15~20年。
我国热风炉一般为内燃式的，其衬体和格子砖普遍采用高铝砖和粘土砖砌筑；外燃式热风炉的高温部位一般用硅砖砌筑，中、低温部位则依次用高铝砖和粘土砖。
综上所述，高炉热风炉采用的耐火材料，各国大同小异。但有一个共同特点，即在选择高炉热风炉用耐火材料时，必须注意：（1）耐火材料的体积稳定性；（2）耐火材料的抗高温荷重蠕变性能；（3）耐火材料的热膨胀性能；（4）热风炉的换热效率。
1、耐火材料的体积稳定性。由于热风炉的温度发生周期性的频繁变化，因而耐火材料应具有良好的体积稳定性和均匀的热膨胀，以保证大型耐火砖砌体结构的整体稳定性。耐火砖的体积稳定性是影响耐火材料砌筑体的稳定可靠性的重要性能，硅砖和红柱石砖显示出良好的体积稳定性。
耐火材料的热膨胀性能比较，在温度较低时，即在600℃以下，硅砖的热膨胀随温度的变化很大，致使硅砖在温度较低时的耐热崩裂性能很差。但在600℃以上，硅砖的热膨胀率几乎与温度的变化无关。这意味着在600℃以上，硅砖的体积不随温度而变化，因为表现出非常好的体积稳定性和卓越的耐热崩裂性能。因此，硅砖的使用温度范围不宜低于600℃。高铝砖和红柱石砖或硅线石砖的线膨胀系数较小，且随温度的变化比较平稳，在整个温度范围内的抗热震性比较好。因此它们的使用范围不致受到此种因素的影响，这对热风炉的操作和耐火材料的使用寿命有利。
2、耐火材料的抗高温荷重蠕变性能。热风炉的使用期限很长，一般要求达到10~20年之久，耐火材料承受自重产生的荷重很大，因而要求使用高温荷重下抗蠕变性能优良的耐火材料。
硅砖系在0.1Mpa荷重和加热1550℃的条件下测定的；硅酸铝质砖施加的荷重为0.2Mpa，加热温度分别为1350℃和1300℃。从图中可以看出，硅砖具有最优越的抗高温入编性能，高温蠕变率极小；其次是高铝砖，包括用高铝矾土熟料和硅线石类矿物为原料制造的高铝砖，它们的抗高温蠕变性能也很好，且其组成愈接近莫来石的组成，耐火砖的抗蠕变性能越好。
但是，硅砖体积密度较小，蓄热能力较差，在600℃以下时，易发生晶型转化，破坏整体性。因此，各国均规定了硅砖的最低使用温度，一般应大于600℃，日本则规定要大于800℃。另外，在低温阶段烘炉时要慎重进行，以保证晶型的缓慢转化而不损伤砌体。
应当指出，西欧同美国一样，在热风炉蓄热室上部试用了MgO含量为95%~96%的高热容量的方镁石砖，在中、下部则一般用廉价的半硅砖。半硅砖的高温蠕变性和体积稳定性均比粘土砖好，而抗热震性又比硅砖好。另外，蓄热室上部和温度变化较大的部位，也有采用莫来石砖砌筑的。莫来石砖的荷重软化温度和高温蠕变性能与硅砖相似，而且低温时体积稳定性好，开炉时比较方便；单位体积内蓄热能力大。如设粘土砖的蓄热能力为1,14，硅砖仅为0.85，而莫来石砖则为1.2，但是，制造莫来石砖消耗能源较大，成本比硅砖高得多。
3、热风炉的换热效率。在操作条件相同的情况下，热风炉的换热效率主要取决于耐火材料的蓄热能力，热导率和耐火砖的形状。
在SiO2-Al2O3系耐火材料中，耐火材料的蓄热能力随着Al2O3含量的增加而提高，高铝类耐火材料的蓄热能力要比粘土砖和硅砖的蓄热能力高，因此，格子砖采用高蓄热能力的高铝耐火材料时，热风炉可变得比较紧凑，减少占地面积。这对改造现有的热风炉特别有利，因为它可避免为提高热风炉的蓄热能力而使热风炉的结构作大的变动，同时还可以避免受现有场地的限制。
耐火材料的导热性能影响格子砖在加热和放热过程中的热量储存和释放的速度。格子砖为高导材质时，加热时热量可迅速传入耐火砖的内部储存起来，冷却时则可迅速向外释放内部储存的热量。
因此，采用高导热耐火材料有利于提高热风炉的热效率。在SiO2-Al2O3系耐火材料中，耐火材料的热导率随着Al2O3含量的增加而提高。影响耐火材料的热导率的主要因素还有体积密度和气孔率，耐火材料的体积密度越高，气孔率越低，耐火材料的热导率也就越大。因此，热风炉格子砖应为高密度低气孔的材质。
热风炉的热效率还与格子砖的设计有密切的关系，单位容积内的格子砖总表面积越大，热交换率也就越高。传统上，热风炉格子砖用长方形耐火砖码砌，但由于热效率低，已被其他效率高的耐火砖取代。高效格子砖具有较大的加热面积，所以热效率高。但由于它们的砖壁较薄，可能发生变形，同时由于烟道较小，压力损失大，容易造成堵塞。因此，高效型格子砖应采用优质耐火材料制造，同时对高炉煤气应采取相应净化措施。
日本大型高炉热风炉主要采用考伯斯式，最近新日铁式热风炉建造较多；德国则用考伯斯式或马琴式热风炉；西欧其他国家多采用地得式热风炉；美国除建造一些外燃式热风炉外，十分重视对内燃式热风炉的改造，即可获得较高的风温，又能延长使用寿命。
近些年来，各国新建或改建的高炉热风炉主要是采用外燃式的，送风温度为1200~1350℃，拱顶温度一般为1500~1550℃，甚至接近1600℃。因此，炉衬高温部位和格子砖上层，普遍采用硅砖砌筑，使用效果较好。
俄罗斯高炉热风炉的传统材质为：球顶和上部砌体采用Al2O3含量为62%~72%的高铝砖砌筑，中下部砌体则用Al2O3含量为38%的粘土砖；最近，热风炉的风温显著提高，因此球顶和上部6~7m高的部位一般采用地膨胀性硅砖砌筑，其余部位根据温度的不同，分别采用莫来石砖、刚玉砖、高岭土砖和粘土砖。
西欧热风炉球顶、炉墙和格子砖上部，普遍采用给硅砖砌筑。黑鬼转中，氧化铁和氧化钛的含量较高，真密度大，导热性能好，蓄热能力强，因此热效率高；热风炉的中、下部炉墙和格子砖，则分别采用高铝砖和粘土砖。热风炉用耐火材料实例，热风炉高温部位全部采用硅砖砌筑，中温部位的衬体和格子砖则用高铝砖砌筑，热风出口附近衬体采用莫来石砖，其余部位普遍采用粘土砖砌筑。
德国高炉热风炉耐火材料，从高温区到低温区依次分别采用硅砖、硅线石砖、莫来石砖、高铝砖和粘土砖。
日本高炉热风炉用耐火砖的性能和使用部位，不同的部位，选用了不同品种和牌号的耐火砖，做到物尽其用；同时，要充分考虑耐火砖的高温蠕变性能，以便在长期工作中，确保生产的安全。另外，日本热风炉的寿命一般可供高炉两个炉役使用，即为15~20年。
我国热风炉一般为内燃式的，其衬体和格子砖普遍采用高铝砖和粘土砖砌筑；外燃式热风炉的高温部位一般用硅砖砌筑，中、低温部位则依次用高铝砖和粘土砖。
综上所述，高炉热风炉采用的耐火材料，各国大同小异。但有一个共同特点，即在选择高炉热风炉用耐火材料时，必须注意：（1）耐火材料的体积稳定性；（2）耐火材料的抗高温荷重蠕变性能；（3）耐火材料的热膨胀性能；（4）热风炉的换热效率。
1、耐火材料的体积稳定性。由于热风炉的温度发生周期性的频繁变化，因而耐火材料应具有良好的体积稳定性和均匀的热膨胀，以保证大型耐火砖砌体结构的整体稳定性。耐火砖的体积稳定性是影响耐火材料砌筑体的稳定可靠性的重要性能，硅砖和红柱石砖显示出良好的体积稳定性。
耐火材料的热膨胀性能比较，在温度较低时，即在600℃以下，硅砖的热膨胀随温度的变化很大，致使硅砖在温度较低时的耐热崩裂性能很差。但在600℃以上，硅砖的热膨胀率几乎与温度的变化无关。这意味着在600℃以上，硅砖的体积不随温度而变化，因为表现出非常好的体积稳定性和卓越的耐热崩裂性能。因此，硅砖的使用温度范围不宜低于600℃。高铝砖和红柱石砖或硅线石砖的线膨胀系数较小，且随温度的变化比较平稳，在整个温度范围内的抗热震性比较好。因此它们的使用范围不致受到此种因素的影响，这对热风炉的操作和耐火材料的使用寿命有利。
2、耐火材料的抗高温荷重蠕变性能。热风炉的使用期限很长，一般要求达到10~20年之久，耐火材料承受自重产生的荷重很大，因而要求使用高温荷重下抗蠕变性能优良的耐火材料。
硅砖系在0.1Mpa荷重和加热1550℃的条件下测定的；硅酸铝质砖施加的荷重为0.2Mpa，加热温度分别为1350℃和1300℃。从图中可以看出，硅砖具有最优越的抗高温入编性能，高温蠕变率极小；其次是高铝砖，包括用高铝矾土熟料和硅线石类矿物为原料制造的高铝砖，它们的抗高温蠕变性能也很好，且其组成愈接近莫来石的组成，耐火砖的抗蠕变性能越好。
但是，硅砖体积密度较小，蓄热能力较差，在600℃以下时，易发生晶型转化，破坏整体性。因此，各国均规定了硅砖的最低使用温度，一般应大于600℃，日本则规定要大于800℃。另外，在低温阶段烘炉时要慎重进行，以保证晶型的缓慢转化而不损伤砌体。
应当指出，西欧同美国一样，在热风炉蓄热室上部试用了MgO含量为95%~96%的高热容量的方镁石砖，在中、下部则一般用廉价的半硅砖。半硅砖的高温蠕变性和体积稳定性均比粘土砖好，而抗热震性又比硅砖好。另外，蓄热室上部和温度变化较大的部位，也有采用莫来石砖砌筑的。莫来石砖的荷重软化温度和高温蠕变性能与硅砖相似，而且低温时体积稳定性好，开炉时比较方便；单位体积内蓄热能力大。如设粘土砖的蓄热能力为1,14，硅砖仅为0.85，而莫来石砖则为1.2，但是，制造莫来石砖消耗能源较大，成本比硅砖高得多。
3、热风炉的换热效率。在操作条件相同的情况下，热风炉的换热效率主要取决于耐火材料的蓄热能力，热导率和耐火砖的形状。
在SiO2-Al2O3系耐火材料中，耐火材料的蓄热能力随着Al2O3含量的增加而提高，高铝类耐火材料的蓄热能力要比粘土砖和硅砖的蓄热能力高，因此，格子砖采用高蓄热能力的高铝耐火材料时，热风炉可变得比较紧凑，减少占地面积。这对改造现有的热风炉特别有利，因为它可避免为提高热风炉的蓄热能力而使热风炉的结构作大的变动，同时还可以避免受现有场地的限制。
耐火材料的导热性能影响格子砖在加热和放热过程中的热量储存和释放的速度。格子砖为高导材质时，加热时热量可迅速传入耐火砖的内部储存起来，冷却时则可迅速向外释放内部储存的热量。
因此，采用高导热耐火材料有利于提高热风炉的热效率。在SiO2-Al2O3系耐火材料中，耐火材料的热导率随着Al2O3含量的增加而提高。影响耐火材料的热导率的主要因素还有体积密度和气孔率，耐火材料的体积密度越高，气孔率越低，耐火材料的热导率也就越大。因此，热风炉格子砖应为高密度低气孔的材质。
热风炉的热效率还与格子砖的设计有密切的关系，单位容积内的格子砖总表面积越大，热交换率也就越高。传统上，热风炉格子砖用长方形耐火砖码砌，但由于热效率低，已被其他效率高的耐火砖取代。高效格子砖具有较大的加热面积，所以热效率高。但由于它们的砖壁较薄，可能发生变形，同时由于烟道较小，压力损失大，容易造成堵塞。因此，高效型格子砖应采用优质耐火材料制造，同时对高炉煤气应采取相应净化措施。
