我國熱風(fēng)爐及耐火材料的技術(shù)發(fā)展與建議

李庭壽 張頤 魏新民 姚朝勝

隨著現(xiàn)代煉鐵技術(shù)的進(jìn)步，高爐向大型化、長壽化和高效低能耗方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國現(xiàn)有1370余座高爐中，大于1000m3容積的高爐約有227座，比2009年增加了36座。4000m3容積以上特大型高爐約20座，占世界4000m3容積以上高爐的約40%。沙鋼5800m3高爐于2009年10月21日投產(chǎn)，首鋼京唐鋼鐵公司曹妃甸1#、2#5500m3高爐分別于2009年5月21日和2010年6月26日順利投產(chǎn)。首鋼京唐鋼鐵公司曹妃甸5500m3高爐應(yīng)用了高爐煤氣布袋式全干法除塵、TRT發(fā)電、無料鐘爐頂、先進(jìn)的煤粉噴吹系統(tǒng)、BSK頂燃式熱風(fēng)爐等68項(xiàng)自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的先進(jìn)技術(shù)，打破了國外公司對(duì)特大型高爐及爐頂設(shè)備的技術(shù)壟斷，投產(chǎn)以來，高爐利用系數(shù)、送風(fēng)溫度、燃料比、焦比等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為我國特大型高爐最好水平，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

高爐煉鐵技術(shù)的飛速發(fā)展，與高風(fēng)溫、長壽化、高效低能耗的熱風(fēng)爐的技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)。本文概括總結(jié)了熱風(fēng)爐與耐火材料的技術(shù)發(fā)展歷程，分析討論了熱風(fēng)爐用耐火材料的損毀機(jī)理和性能要求，探討了熱風(fēng)爐技術(shù)的發(fā)展方向和熱風(fēng)爐用耐火材料的品種配置。對(duì)頂燃式熱風(fēng)爐用耐火材料的品種配置、質(zhì)量要求和硅磚熱風(fēng)爐的烘爐、涼爐技術(shù)等進(jìn)行了介紹。

1.熱風(fēng)爐向高風(fēng)溫、長壽命、低能耗、高效化方向發(fā)展

1.1 熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及類型

熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是一種蓄熱式的熱交換器，用于預(yù)熱向高爐鼓的風(fēng)，為高爐的高效操作提供穩(wěn)定的高溫度的熱風(fēng)。熱風(fēng)爐的風(fēng)量、風(fēng)溫應(yīng)滿足高爐煉鐵的需要。風(fēng)溫是高爐煉鐵的廉價(jià)能源，高風(fēng)溫是實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵高效化和低能耗的重要手段之一。提高鳳溫可顯著增加高爐噴煤量，降低焦比，降低燃料比，減少CO2排放量，降低生鐵生產(chǎn)成本。目前，國內(nèi)外普遍采用了高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐技術(shù)，平均風(fēng)溫在1100～1250℃，個(gè)別達(dá)1350℃。我國重點(diǎn)企業(yè)的風(fēng)溫平均為1158℃（2009年）、1152℃（2010年上半年）。

根據(jù)熱風(fēng)爐的燃燒室和蓄熱室的布置結(jié)構(gòu)不同，熱風(fēng)爐一般可分為內(nèi)燃式、外燃式和頂燃式3種類型。目前，3種類型熱風(fēng)爐在我國并存（包括特大型、大型、中型及1000m3以下的高爐）。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐分為普通內(nèi)燃式和DANIELI CORUS（原荷蘭霍戈文公司）改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐；外燃式熱風(fēng)爐分為地得式（Dider）、考柏式（Koppers）和馬琴式（M&P，Matia and Pagenstecher）；頂燃式熱風(fēng)爐分為卡盧金（Kalugin）頂燃式（包括首鋼與卡盧金聯(lián)合開發(fā)的5000m3級(jí)高爐頂燃式熱風(fēng)爐的專利技術(shù)BSK）和山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司（簡稱SDM）改進(jìn)式頂燃式（發(fā)明專利）。

1.2 我國熱風(fēng)爐的發(fā)展

1) 1950年以來，熱風(fēng)爐主要是傳統(tǒng)的普通內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，至今許多中小型高爐還在使用普通內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。該爐型比較適應(yīng)拱頂溫度＜1320℃、風(fēng)溫＜1100℃的生產(chǎn)要求，但不能適應(yīng)和滿足高風(fēng)溫、高風(fēng)壓等技術(shù)發(fā)展要求。

2) 1969年，DANIELI CORUS開發(fā)出改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，在歐美等國家得到成功應(yīng)用。改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐是對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的重大優(yōu)化和改進(jìn)，也稱之為高風(fēng)溫長壽熱風(fēng)爐。1980年后，引入我國。

改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，其關(guān)鍵技術(shù)是使砌體結(jié)構(gòu)有可靠的高溫穩(wěn)定性。熱風(fēng)爐拱頂砌磚形狀設(shè)計(jì)為懸鏈線形，改善砌體受力條件，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)，有利于高溫?zé)煔饬髟谛顭崾叶嗣嫔系木鶆蚍植迹还绊斉c大墻磚結(jié)構(gòu)脫開，其載荷由爐殼承受，使兩者的膨脹互不影響，改善拱頂砌體的受力狀態(tài)；采用矩形陶瓷燃燒器確保煤氣與空氣充分混合均勻，消除燃燒的脈動(dòng)并提高蓄熱室的有效面積。

通過合理設(shè)置的膨脹縫和滑動(dòng)節(jié)點(diǎn)，使墻體成為獨(dú)立的板塊結(jié)構(gòu)，既保持砌體結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性和密封性，又不產(chǎn)生破壞性應(yīng)力。在隔墻砌體的中下部設(shè)置高性能的隔熱磚，以提高隔墻兩側(cè)的溫度梯度，并在隔墻冷面設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的不銹鋼板，提高隔墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與氣密性；另外，在砌體和開孔部位廣泛采用組合磚，以提高易破損部位砌體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、氣密性。蓄熱室采用帶凹凸槽的高效格子磚。

我國煉鐵科技工作者于1970年代，開始研發(fā)高溫改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和耐火材料制造技術(shù)與成本等限制，燃燒器、隔墻和送風(fēng)系統(tǒng)等問題沒能很好解決，最終還是引進(jìn)了改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。實(shí)際上，我國引進(jìn)建設(shè)的改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，所用的耐火材料都是我國耐火材料企業(yè)生產(chǎn)的。

本鋼 3#2600m3、新 1#4747m3、8#4350m3、邯鄲2座 3200m3、武鋼 4#2200m3、5#6#7#3座 3200m3、鞍鋼1#2580m3、鞍鋼9#3200m3、新1#3200m3、唐鋼2000m3、2560m3等高爐均采用了改進(jìn)型內(nèi)燃熱風(fēng)爐，平均風(fēng)溫為1150-1200℃。

3) 國外于1960年代推廣外燃式熱風(fēng)爐。日本、德國等通過使用陶瓷燃燒器，外燃式熱風(fēng)爐的風(fēng)溫可達(dá)1300-1350℃。1980年以來，我國開始應(yīng)用外燃式熱風(fēng)爐，風(fēng)溫和壽命均得到明顯提高。

外燃式熱風(fēng)爐是內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的進(jìn)化與發(fā)展，外燃式熱風(fēng)爐將燃燒室移至爐外，燃燒室和蓄熱室縱向平行設(shè)置在兩個(gè)筒體內(nèi)，拱頂用聯(lián)絡(luò)管連接；拱頂和燃燒室頂部聯(lián)接方式的變化（即燃燒室頂部與蓄熱室頂部間的連接結(jié)構(gòu)不同），形成了不同類型的外燃式熱風(fēng)爐。起初，爐型分為地得式、馬琴式和考柏式三種類型。后來，新日鐵在馬琴式和考柏式基礎(chǔ)上開發(fā)了新日鐵式（NSC）。其主要特點(diǎn)是：蓄熱室拱頂與燃燒室拱頂?shù)闹睆酱笮∠嗤?，減小了拱頂下部砌體的荷重；拱頂結(jié)構(gòu)對(duì)稱，煙氣在蓄熱室中分布均勻，傳熱效率提高。發(fā)展演變到現(xiàn)在，外燃式熱風(fēng)爐主要有地得式和新日鐵式兩種類型。

寶鋼 1#4966m3、2#4706m3、3#4350m3、4#4747m3等高爐的熱風(fēng)爐均為新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐。近年來新建的天鋼2200m3、太鋼4350m3、鞍鋼10#2580m3、馬鋼新區(qū)2座4000m3等高爐也都采用了新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐。鞍鋼鲅魚圈2座4038m3、沙鋼5800m3等高爐采用PW-DME外燃式熱風(fēng)爐。外燃式熱風(fēng)爐的送風(fēng)風(fēng)溫可達(dá)1200～1350℃。

4) 2000年以后，頂燃式熱風(fēng)爐得到高度重視，并迅速在我國推廣。迄今，全世界共有近100座不同容積的高爐采用了頂燃式熱風(fēng)爐，得到了業(yè)內(nèi)的高度認(rèn)可。SDM和北京鋼協(xié)冶金科技發(fā)展有限公司完成的“大型高爐頂燃式熱風(fēng)爐的研究與應(yīng)用”成果，獲2007年度冶金科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。從2004年開始，頂燃式熱風(fēng)爐作為行業(yè)的共性關(guān)鍵技術(shù)，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)在全國進(jìn)行推廣。

近2年來，我國在1000、2000、3000m3級(jí)高爐成功采用頂燃式熱風(fēng)爐基礎(chǔ)上，又在4000m3級(jí)及以上的特大型高爐上成功開發(fā)和應(yīng)用了頂燃式熱風(fēng)爐，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，成為迄今為止掌握特大型高爐頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)的唯一國家，也是首次成功將頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)用于4000m3級(jí)和5000m3級(jí)特大型高爐的國家。SDM給萊鋼設(shè)計(jì)的1座4000m3高爐于2010年3月18日投產(chǎn)，配置了4座頂燃式熱風(fēng)爐，純燒高爐干法煤氣，利用煙氣余熱對(duì)煤氣和助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，送風(fēng)風(fēng)溫為1230～1250℃。首鋼與卡盧金聯(lián)合開發(fā)的曹妃甸2座5500m3高爐的BSK頂燃式熱風(fēng)爐，投產(chǎn)至今，運(yùn)行效果很好。1座5500m3高爐配置4座頂燃式熱風(fēng)爐，純燒高爐干法煤氣，預(yù)熱煤氣和助燃空氣，送風(fēng)風(fēng)溫穩(wěn)定達(dá)到1300℃。

頂燃式熱風(fēng)爐可理解為外燃式熱風(fēng)爐的一種特殊形式，即把燃燒室縮短到極點(diǎn)后把燃燒器倒置的結(jié)構(gòu)。

1979年，首鋼開發(fā)出了頂燃式熱風(fēng)爐，并在國際上首次成功將頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)用于1000m3以上的高爐（1979年，首鋼2#1327m3高爐配置了4座頂燃式熱風(fēng)爐），最高風(fēng)溫曾達(dá)1200～1250℃。但由于將熱風(fēng)出口、燃燒器、高溫燃燒區(qū)都集中在拱頂，其結(jié)構(gòu)較大且復(fù)雜、薄弱環(huán)節(jié)多；熱風(fēng)爐的主要設(shè)備也都布置在拱頂周圍，使熱風(fēng)爐拱頂周邊結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化并給操作帶來困難，導(dǎo)致頂部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，爐殼溫度高，拱頂溫度只有約1200℃，長期穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)溫較低，一般約1100℃，因而首鋼的頂燃熱風(fēng)爐沒有得到進(jìn)一步發(fā)展。后來的卡盧金小拱頂頂燃式熱風(fēng)爐很好的解決了上述問題?？ūR金頂燃式熱風(fēng)爐于1990年代中后期在俄羅斯和烏克蘭的1386～3200m3的高爐上得到應(yīng)用，2000年初開始引入我國。2002年，SDM結(jié)合我國國情和耐火材料特點(diǎn)，在卡盧金基礎(chǔ)上開發(fā)出了具有自主產(chǎn)權(quán)的改進(jìn)式頂燃熱風(fēng)爐（2004年獲批發(fā)明專利200410071143.8—預(yù)燃室?guī)Ц魺釋拥捻斎紵犸L(fēng)爐）?？ūR金或SDM的頂燃式熱風(fēng)爐，自上到下主要由預(yù)燃（混）室、燃燒室（拱頂）、蓄熱室3部分組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、氣流分布均勻、布置緊湊、占地面積小、投資省、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。煤氣、空氣經(jīng)預(yù)燃室混勻后直接在拱頂內(nèi)燃燒，高溫?zé)崃考?，熱損少，熱效率高，較低的拱頂溫度便可獲得高的風(fēng)溫。耐火材料的工作條件得到大大改善，上部溫度高，荷重??；下部溫度低，荷重大，配置的耐火材料品種明顯減少，組合磚數(shù)量及復(fù)雜程度顯著降低，硅磚得到大量應(yīng)用。

2008年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50427-2008)要求:新建或改造的熱風(fēng)爐要能夠提供1200℃以上的風(fēng)溫，其壽命要達(dá)到20-25年；3000m3級(jí)高爐采用內(nèi)燃或外燃式熱風(fēng)爐，4000m3級(jí)及以上高爐采用外燃式熱風(fēng)爐。實(shí)際上，近年來新建的3000 m3級(jí)及以上的高爐中很多都采用了頂燃式熱風(fēng)爐，并取得了良好效果。

采用SDM技術(shù)建設(shè)投產(chǎn)的頂燃熱風(fēng)爐有： 萊鋼3座 1080m3、2座 2240m3、4000m3，通鋼 7#2680m3，攀鋼1280m3，杭鋼1280m3，凌鋼1080m3，重鋼750m3、2座2500m3、1座2500m3在建，印度電鋼公司2座1080m3等高爐（SDM設(shè)計(jì)或總包）。采用卡盧金技術(shù)建設(shè)投產(chǎn)的頂燃熱風(fēng)爐有：萊鋼750m3高爐（SDM設(shè)計(jì)總包），濟(jì)鋼3座1750m3（濟(jì)鋼設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)）；天鋼3200m3，湘鋼2200m3，唐鋼3200m3，興澄3200m3、濟(jì)鋼3600m3等高爐（北京鋼鐵設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)）；安鋼2800m3高爐（武漢鋼鐵設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)）；首秦1160m3、2200m3、國豐1800m3等高爐（首鋼設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)）。首鋼設(shè)計(jì)院與卡盧金合作以首鋼設(shè)計(jì)院為主開發(fā)設(shè)計(jì)投產(chǎn)的曹妃甸2座5500m3高爐BSK頂燃式熱風(fēng)爐。頂燃式熱風(fēng)爐的送風(fēng)風(fēng)溫可以達(dá)到1200～1300℃。

1.3 3種熱風(fēng)爐爐型的簡單比較

相比內(nèi)燃式（包括改進(jìn)型）和外燃式熱風(fēng)爐，頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)對(duì)稱、最為簡約合理，工程量小、占地少，投資和維護(hù)費(fèi)最低。殼體內(nèi)面積有效利用最高，大墻內(nèi)斷面積可100%用于蓄熱。較低的拱頂溫度便可實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫，耐火材料工作條件明顯改善，可同時(shí)做到高風(fēng)溫和長壽命。近年來，我國新建高爐中已有相當(dāng)?shù)谋壤x擇了頂燃式熱風(fēng)爐，為了提高風(fēng)溫，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造為頂燃式已成為首選。頂燃式熱風(fēng)爐已經(jīng)成為熱風(fēng)爐技術(shù)發(fā)展的主要方向。

改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的燃燒室與蓄熱室縱向平行設(shè)置在一個(gè)殼體內(nèi)，大墻內(nèi)用于蓄熱的斷面積僅為約67%；耐火材料工作條件較差，質(zhì)量要求苛刻。

外燃式熱風(fēng)爐燃燒室外置，占地面積大，耐火材料和鋼材消耗量大，基建工程量大，投資高。采用聯(lián)絡(luò)管與蓄熱室相連接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耐火材料尤其拱頂聯(lián)絡(luò)管、聯(lián)絡(luò)管端口、陶瓷燃燒器等制造困難、復(fù)雜、造價(jià)高。爐體結(jié)構(gòu)受力不均勻，長壽命較困難。

有關(guān)的研究表明，當(dāng)拱頂溫度≥1420℃時(shí)，煤氣燃燒后會(huì)生成大量的NOx、SOx等酸性氣體。與大氣中的水分或爐殼內(nèi)的冷凝水反應(yīng)生成強(qiáng)酸腐蝕劑，不僅污染環(huán)境，還腐蝕耐火材料和爐殼，尤其是爐殼一直處于高應(yīng)力工作狀態(tài)，導(dǎo)致嚴(yán)重的爐殼的晶間應(yīng)力腐蝕。解決的辦法是，或控制拱頂溫度不超過1420℃，或爐殼內(nèi)壁使用耐酸涂料或不銹鋼薄板隔層，并對(duì)焊縫進(jìn)行退火處理，但難度大且增加投資。外燃式和改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，拱頂溫度與送風(fēng)風(fēng)溫間的溫差一般為200℃左右，為獲得高風(fēng)溫，拱頂溫度一般＞1450℃，必須考慮解決NOx、SOx等酸性氣體對(duì)環(huán)境的污染問題，爐殼的晶間應(yīng)力腐蝕問題，以及耐火材料的侵蝕問題等。頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂溫度與送風(fēng)風(fēng)溫間的溫差一般≤100℃，較低的拱頂溫度便可實(shí)現(xiàn)高的風(fēng)溫。例如，曹妃甸5500m3高爐，其頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂溫度≤1420℃，送風(fēng)風(fēng)溫為1300℃，拱頂溫度與送風(fēng)風(fēng)溫間的溫差≤120℃。萊鋼4000m3高爐，其頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂溫度≤1350℃，送風(fēng)風(fēng)溫為1230～1250℃，拱頂溫度與送風(fēng)風(fēng)溫間的溫差≤100℃。因此，頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂溫度較低，產(chǎn)生的NOx、SOx等酸性氣體量較少，可明顯降低NOx、SOx等酸性氣體對(duì)環(huán)境的污染、爐殼腐蝕以及侵蝕耐火材料的程度。

1.4 高爐配置熱風(fēng)爐的座數(shù)

高爐一般配置3～4座熱風(fēng)爐。 配置4座熱風(fēng)爐，交錯(cuò)并聯(lián)送風(fēng)，爐役中后期，一座熱風(fēng)爐出現(xiàn)故障檢修情況下，采用3座熱風(fēng)爐工作，使高爐熱風(fēng)溫度不致出現(xiàn)過大的波動(dòng)，但配置4座熱風(fēng)爐將明顯增加投資，增加占地面積。

隨著熱風(fēng)爐技術(shù)與配套設(shè)備、耐火材料發(fā)展，熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)日趨完善，控制系統(tǒng)日益成熟可靠，耐火材料不斷優(yōu)化質(zhì)量更高，施工安裝大直徑熱風(fēng)爐的技術(shù)與手段不斷完善，高風(fēng)溫和長壽熱風(fēng)爐的技術(shù)日趨完善，熱風(fēng)爐操作也更加平穩(wěn)可靠，熱風(fēng)爐不再是影響高爐穩(wěn)定操作的限制性環(huán)節(jié)。一座高爐配置3座熱風(fēng)爐應(yīng)成為發(fā)展的方向。

我國目前已投產(chǎn)的高爐，小于4000m3的高爐大多采用了3座熱風(fēng)爐的配置，大于4000m3的特大型高爐多數(shù)配置4座熱風(fēng)爐。近2年投產(chǎn)的特大型高爐中，例如，曹妃甸5500m3、萊鋼4000m3等高爐配置了4座頂燃式熱風(fēng)爐，濟(jì)鋼3600m3高爐配置了3座頂燃式熱風(fēng)爐，沙鋼5800m3高爐配置了三座PW-DME外燃式熱風(fēng)爐。高爐配置三座熱風(fēng)爐，采用二燒一送的送風(fēng)制度，風(fēng)溫調(diào)節(jié)控制依靠混風(fēng)實(shí)現(xiàn)。

2.熱風(fēng)爐用耐火材料的發(fā)展

2.1 耐火材料的損毀機(jī)理

1) 熱應(yīng)力

熱風(fēng)爐是交換器，反復(fù)加熱和送風(fēng)，耐火材料長期處于冷熱交替的工作狀態(tài)，受到熱應(yīng)力的反復(fù)作用，造成砌體容易開裂、裂紋擴(kuò)展、剝落。對(duì)應(yīng)措施是要求耐火材料的抗熱震性能要好。

2) 化學(xué)侵蝕

高爐煤氣燃燒后，一方面生成的低熔點(diǎn)的灰分附著于砌體的表面，高溫下形成低熔點(diǎn)的玻璃液相，或與砌體內(nèi)低熔點(diǎn)雜質(zhì)相反應(yīng)；另一方面產(chǎn)生的NOx、SOx等酸性氣體，高溫下與耐火材料組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。二者均能導(dǎo)致耐火材料的侵蝕，耐火材料組織結(jié)構(gòu)的破壞，損壞爐子砌體。對(duì)應(yīng)措施是選用純度高、雜質(zhì)含量少尤其是堿性氧化物如K2O、Na2O、CaO等雜質(zhì)含量少的酸性或偏酸性耐火材料。

3) 高溫下的機(jī)械載荷作用 。

熱風(fēng)爐是一種較高的建筑物，燃燒室下部砌體承受著很大的整體載荷，在機(jī)械載荷、高溫、溫變和化學(xué)侵蝕等的同時(shí)作用下，砌體發(fā)生收縮變形、開裂、剝落，影響使用壽命。對(duì)應(yīng)措施是高溫區(qū)的耐火材料的抗蠕變性能、抗熱震性能等性能要好，中低溫區(qū)的耐火材料的強(qiáng)度要高。

2.2 熱風(fēng)爐用耐火材料品種的演變

根據(jù)耐火原料資源特點(diǎn)和使用要求，我國耐火材料工作者，持續(xù)研發(fā)，成功開發(fā)出并應(yīng)用了許多耐火材料新品種，適應(yīng)并滿足了我國熱風(fēng)爐技術(shù)的不斷發(fā)展要求，并成為世界上最大耐火材料出口國家。

1）1980年以前，熱風(fēng)爐的高溫區(qū)主要使用普通高鋁磚，中低溫區(qū)使用普通黏土磚。

2）1980年到1990年代末，我國成功開發(fā)出1250～1550℃系列低蠕變高鋁磚和1200～1450℃系列低蠕變黏土磚，替代高鋁磚和黏土磚得到廣泛應(yīng)用。熱風(fēng)爐高溫區(qū)的部分區(qū)域開始采用硅磚和硅磚格子磚。

3）2000年后，硅磚取代低蠕變高鋁磚用于拱頂和上部高溫區(qū)的蓄熱室等高溫區(qū)的部位，熱風(fēng)管道采用低蠕變高鋁磚或紅柱石磚。頂燃式熱風(fēng)爐的高溫區(qū)（約＞900℃以上區(qū)域）全部采用了硅磚和硅磚格子磚。有的設(shè)計(jì)院在頂燃式熱風(fēng)爐蓄熱室的中部區(qū)域的高溫和低溫過渡區(qū)，也設(shè)計(jì)采用了一定高度的低蠕變高鋁磚作為過渡帶。頂燃式熱風(fēng)爐成功采用19孔或37孔格子磚取代傳統(tǒng)的7孔或9孔格子磚后，在內(nèi)燃式和外燃式熱風(fēng)爐中也開始推廣采用。

2.3 耐火材料設(shè)計(jì)選材的原則建議

優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理配置，依據(jù)我國耐火資源特點(diǎn)和耐火材料的各項(xiàng)性能綜合選材。

1）將高溫區(qū)上移，并選擇配置質(zhì)量相對(duì)較輕、高溫性能合理的耐火材料，盡量減輕中上部高溫區(qū)耐火材料的質(zhì)量。

2）以滿足高風(fēng)溫、長壽命為目的，根據(jù)熱風(fēng)爐不同部位的使用要求和損毀機(jī)理，依據(jù)耐火材料的高溫體積穩(wěn)定性、高溫荷重蠕變性、熱膨脹性、換熱效率和化學(xué)侵蝕性能等，以及不同材質(zhì)品種的高溫?zé)釋W(xué)性能、高溫力學(xué)性能等性能的相互匹配性和相容性，綜合選材、合理配置。設(shè)計(jì)者應(yīng)該熟悉了解耐火材料的主要生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能，做到選材科學(xué)合理，“量體裁衣”，避免為了設(shè)計(jì)“安全”而盲目追求過高（余）的性能指標(biāo)或選材配置不當(dāng)，使熱風(fēng)爐的投資“人為”加大或因配置不當(dāng)而降低壽命。

3）選用酸性或偏酸性耐火材料。中高溫區(qū)應(yīng)全部設(shè)計(jì)為優(yōu)質(zhì)硅磚，取代高溫區(qū)用低蠕變高鋁磚的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)；中低溫區(qū)全部為高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)黏土磚。

硅磚屬酸性耐火材料，其荷軟溫度、抗蠕變性能、高溫抗熱震性能和高溫體積穩(wěn)定性等各項(xiàng)高溫性能指標(biāo)均比低蠕變高鋁磚好的多，在中高溫區(qū)完全可以全部取代低蠕變高鋁磚。硅磚價(jià)格約為低蠕變高鋁磚的30%；硅磚的體積密度約為低蠕變高鋁磚的67%（1500℃低蠕變高鋁磚墻磚體積密度為2.75g.cm-3，硅磚為1.85g.cm-3）。同樣體積的硅磚取代同樣體積的低蠕變高鋁磚后，將減少單座熱風(fēng)爐約33%的自身質(zhì)量，降低單座熱風(fēng)爐耐火材料投資約70%。顯著減輕中下部耐火材料的荷重，大幅度降低熱風(fēng)爐的投資。

我國優(yōu)質(zhì)硅石原料和優(yōu)質(zhì)黏土（包括焦寶石）原料豐富、質(zhì)量好。近年來，由于我國煉鋁行業(yè)的快速膨脹發(fā)展，優(yōu)質(zhì)鋁釩土礦多已被煉鋁行業(yè)或地方政府“征用、占用”，耐火材料用優(yōu)質(zhì)高鋁釩土資源已近“枯竭”，不多的高鋁釩土熟料（包括均化料）價(jià)高貨緊，低蠕變高鋁磚的生產(chǎn)已近“無米下鍋”，在目前價(jià)格被“招標(biāo)”壓得很低情況下，難以采購到“真品”。合格的低蠕變高鋁磚價(jià)格，目前應(yīng)不低于10000元/噸。

有的設(shè)計(jì)單位或企業(yè)，在頂燃式熱風(fēng)爐的蓄熱室的中部一定高度區(qū)域內(nèi)，即硅磚與黏土磚之間，設(shè)計(jì)采用了一定高度的低蠕變高鋁磚（包括大墻和格子磚），名曰過渡層，并宣傳為“技術(shù)亮點(diǎn)”，實(shí)際上有害無益。所謂過渡層的最高溫度一般＜1100℃，配置高牌號(hào)的1450℃以上的低蠕變高鋁磚，不僅增加投資，還因?yàn)榈腿渥兏咪X磚的抗熱震性能＜黏土磚＜硅磚，抗NOx、SOx等酸性氣體的侵蝕能力＜黏土磚＜硅磚，低蠕變高鋁磚的體積密度＞黏土磚＞硅磚，導(dǎo)致自上到下，硅磚、低蠕變高鋁轉(zhuǎn)、黏土磚的高溫?zé)釋W(xué)、化學(xué)和高溫力學(xué)等性能上的不匹配，并額外增加了下部黏土磚的荷重。所以，所謂的配置低蠕變高鋁磚過渡層的做法，對(duì)提高熱風(fēng)爐的壽命和降低熱風(fēng)爐的投資等均無益處。

3.熱風(fēng)爐的發(fā)展建議

3.1 采用頂燃式熱風(fēng)爐，強(qiáng)化燃燒能力，提高燃燒效率，加大單位風(fēng)量換熱面積，強(qiáng)化換熱效率，縮短送風(fēng)時(shí)間（30～45min），有效回收廢氣熱量，提高總的熱效率。

3.2 采用單一高爐干法除塵煤氣作為燃料，充分利用廢氣的余熱對(duì)煤氣、助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱。在確保送風(fēng)溫度≥1250℃的前提條件下，控制頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂溫度≤1400℃，縮小拱頂溫度與送風(fēng)鳳溫間的溫差為≤100℃。

3.3 選擇酸性或偏酸性耐火材料。中高溫區(qū)采用優(yōu)質(zhì)硅磚，中低溫區(qū)采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)黏土磚。蓄熱體采用19孔或37孔格子磚。熱風(fēng)爐耐火材料的壽命≥25年。

3.4 一座高爐配置3座熱風(fēng)爐。特大型高爐也應(yīng)向配置3座熱風(fēng)爐的方向發(fā)展。

4.頂燃式熱風(fēng)爐用耐火材料

4.1 頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

綜合卡盧金和SDM的專利技術(shù)，頂燃式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)如圖1所示。可見， 頂燃式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)簡約合理，自上到下，由預(yù)燃室、燃燒室（拱頂）、蓄熱室3部分組成。

預(yù)燃室（空氣－煤氣的預(yù)混室，不在此處燃燒），設(shè)置在燃燒室（拱頂）上部，獨(dú)立支撐在爐殼上；煤氣與助燃空氣以最佳角度、最佳速度、渦流噴射方式進(jìn)入預(yù)燃室、均勻混合，然后通過燒嘴進(jìn)入拱頂燃燒室內(nèi)完全燃燒，燃燒后的高溫?zé)崃?，在蓄熱室?nèi)形成均勻的橫向溫度分布和縱向溫度場，蓄熱換熱效率高。熱風(fēng)出口位于拱頂內(nèi)的下部，格子磚砌體以上的位置，與熱風(fēng)管道相連接。較低的拱頂溫度與送風(fēng)溫度間的溫差（＜ 100℃），便可實(shí)現(xiàn)高的送風(fēng)溫度。冷風(fēng)入口與廢氣出口位于熱風(fēng)爐的底部。

圖1 頂燃熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)示意圖

預(yù)燃室分內(nèi)腔、環(huán)腔和內(nèi)襯3部分，環(huán)腔分為上部環(huán)腔（供應(yīng)煤氣的煤氣環(huán)腔）和下部環(huán)腔（供應(yīng)空氣的空氣環(huán)腔）；內(nèi)襯包括第一內(nèi)襯（設(shè)置于內(nèi)腔與環(huán)腔之間）和第二內(nèi)襯（上部環(huán)腔與下部環(huán)腔之間）。預(yù)燃室內(nèi)墻為錐型結(jié)構(gòu)，在預(yù)燃室與拱頂（燃燒室）之間設(shè)置可移動(dòng)的隔熱層，降低對(duì)預(yù)燃室的熱輻射。

頂燃式熱風(fēng)爐的上部，屬于高溫區(qū)，耐火材料承受的載荷較??；下部屬于低溫區(qū)，耐火材料承受的載荷較大。

4.2 頂燃式熱風(fēng)爐各部位耐火材料的品種配置的建議

我國現(xiàn)有的熱風(fēng)爐用耐火材料的標(biāo)準(zhǔn)，都是針對(duì)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐（包括改進(jìn)型）和外燃式熱風(fēng)爐制定的，沒有單獨(dú)的頂燃式熱風(fēng)爐用耐火材料的標(biāo)準(zhǔn)，基本是參照或直接采用卡盧金和我國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行頂燃式熱風(fēng)爐耐火材料的選材設(shè)計(jì)。頂燃式熱風(fēng)爐與內(nèi)燃式（包括改進(jìn)型）和外燃式在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上有很大不同，各部位用耐火材料的工作條件得到很大改善，卡盧金的前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)也不適合我國國情。因此，需要在現(xiàn)有熱風(fēng)爐用耐火材料的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行完善修訂，形成具有我國耐火資源特點(diǎn)的，適合頂燃式熱風(fēng)爐使用要求的耐火材料規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)多年來對(duì)頂燃式熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)及所用耐火材料的研究和生產(chǎn)供貨經(jīng)驗(yàn)，從滿足高風(fēng)溫、長壽命和降低投資并結(jié)合我國耐火原料資源、產(chǎn)品特點(diǎn)等綜合考慮，頂燃式熱風(fēng)爐各部位用耐火材料的品種配置、主要性能指標(biāo)建議如下：

1）設(shè)計(jì)要求

純燒高爐干法煤氣，利用廢煙氣余熱進(jìn)行雙預(yù)熱。正常生產(chǎn)時(shí)，拱頂工作溫度≤1400℃，送風(fēng)溫度≥1250℃，拱頂溫度與送風(fēng)溫度間的溫差≤100℃。耐火材料一代壽命＞25年。

2）預(yù)燃（混）室

工作溫度＜1000℃，工作層耐火材料主要受煤氣、空氣高速?zèng)_刷的作用，以及拱頂燃燒室內(nèi)煤氣燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)彷椛渥饔玫取?/p>

環(huán)腔、管道和外環(huán)等部位的材質(zhì)，建議采用優(yōu)質(zhì)黏土磚HRN-42，主要性能指標(biāo)為：Al2O3≥42%，F(xiàn)e2O3≤1.5%，體密≥2.15g.cm-3，荷軟≥1450℃，熱震≥25次（1100℃水冷），1200℃蠕變≤0.2%，1200℃2h的重?zé)€變化為±0.2%，常溫耐壓強(qiáng)度≥50MPa。優(yōu)質(zhì)黏土磚的生產(chǎn)應(yīng)以優(yōu)質(zhì)焦寶石（特級(jí)和一級(jí)）和結(jié)合黏土為主原料進(jìn)行生產(chǎn)。

燒嘴采用抗熱震的莫來石--堇青石復(fù)合磚MG-60，主要性能指標(biāo)為：Al2O3≥60%，K2O+Na2O≤0.5%，體積密度≥2.35g.cm-3，荷軟≥1500℃，熱震≥50次（1100℃水冷），1450℃2h的重?zé)€變化為±0.1%，常溫耐壓強(qiáng)度≥50MPa。

外保溫磚選擇輕質(zhì)黏土磚NG-0.8。

環(huán)腔、外環(huán)和燒嘴等必須加工、組合、預(yù)砌筑，單獨(dú)編號(hào)包裝。

3）拱頂燃燒室和中上部蓄熱室

拱頂燃燒室燃燒時(shí)的最高溫度≤1400℃，送風(fēng)時(shí)溫度降至最低約1250℃，拱頂耐火材料長期受到燃燒、送風(fēng)、燃燒的溫度周期波動(dòng)變化的溫變熱應(yīng)力作用。中上部蓄熱室是指約900～1000℃以上區(qū)域。拱頂和蓄熱室的中上部的溫度范圍內(nèi)，適合使用硅磚，因此，拱頂磚和中上部蓄熱室的大墻磚和格子磚（19孔或37孔），全部采用優(yōu)質(zhì)硅磚。外墻保溫磚為輕質(zhì)硅磚GGR-1.2。拱頂支撐選擇高強(qiáng)度黏土磚HRN-48。

硅磚在約900～1000℃至1670℃荷軟溫度之間的高溫區(qū)域，幾乎沒有收縮變形，始終保持高的強(qiáng)度，高溫體積穩(wěn)定。但當(dāng)溫度降到一定溫度以下過程中（理論上約＜700℃），由于硅磚內(nèi)的高溫晶型與低溫晶型間的轉(zhuǎn)化伴隨著較大的體積變化，將導(dǎo)致硅磚剝落或崩裂。對(duì)硅磚性能的主要要求是：SiO2≥95%，K2O+Na2O≤0.5%，F(xiàn)e2O3≤1.0%，殘余石英＜1%，真密度為2.29～2.34g.cm-3, 體積密度≥1.85g.cm-3（格子磚≥1.8g.cm-3），荷軟≥1670℃，對(duì)高溫蠕變性能、抗熱震性能、線變化率等可以不作要求。洛陽新安縣鐵門硅石原料屬結(jié)晶型硅石，雜質(zhì)少、荷軟高，建議首選以洛陽鐵門產(chǎn)的硅石為原料生產(chǎn)的硅磚。

拱頂要求分解設(shè)計(jì)、預(yù)砌筑。熱風(fēng)出口采用硅磚組合磚組裝。格子磚要求預(yù)砌3～5層進(jìn)行驗(yàn)收。

拱頂支撐部位不接觸高溫，主要起對(duì)拱頂?shù)闹巫饔?，因此選擇高強(qiáng)度黏土磚HRN-48，要求荷軟≥1450℃，常溫耐壓強(qiáng)度≥60MPa。

4）中下部蓄熱室

溫度＜900～1000℃以下的區(qū)域。大墻和格子磚采用與預(yù)燃室相同的優(yōu)質(zhì)黏土磚HRN-42。

外保溫磚為輕質(zhì)黏土磚NG-0.8。

爐底以及廢氣口、冷風(fēng)口等荷載高的低溫區(qū)采用優(yōu)質(zhì)黏土磚RN-42，主要性能要求：Al2O3≥42%，荷軟≥1200℃，熱震≥5次（1100℃水冷），常溫耐壓強(qiáng)度≥50MPa；或著為了減少品種數(shù)量，保持與蓄熱室中下部用磚在性能上的均勻一致性，直接設(shè)計(jì)采用與中下部蓄熱室相同的優(yōu)質(zhì)黏土磚HRN-42。

5）熱風(fēng)管道

熱風(fēng)管道的位置較高，因受到長期的周期性間歇性送風(fēng)的溫度變化作用，是易損部位，常常發(fā)生管道燒紅、漏風(fēng)甚至變形破壞，嚴(yán)重影響向高爐輸送的熱風(fēng)的風(fēng)溫和穩(wěn)定性。因此，應(yīng)高度重視熱風(fēng)管道。進(jìn)一步優(yōu)化熱風(fēng)管道的設(shè)計(jì)；進(jìn)一步優(yōu)選抗熱震性能好、體積穩(wěn)定、體積密度較小的耐火材料，優(yōu)化磚型結(jié)構(gòu)和砌筑方式；強(qiáng)化熱風(fēng)管道尤其彎管的隔熱保溫。

目前，熱風(fēng)管道磚多采用1500℃低蠕變高鋁磚RDL-75（例如RH22）進(jìn)行加工組合。低蠕變高鋁磚的抗熱震性能較差，體積密度大（體積密度≥2.75g.cm-3），質(zhì)量重，價(jià)格高。建議選用抗熱震性能好的紅柱石磚HA-55替代低蠕變高鋁磚。紅柱石磚的主要性能要求：Al2O3≥55%，體積密度≥2.35g.cm-3，常溫耐壓強(qiáng)度≥50MPa，荷軟≥1550℃，熱震≥50次（1100℃水冷），1200℃2h的重?zé)€變化率為±0.1%。紅柱石磚的生產(chǎn)應(yīng)以優(yōu)質(zhì)紅柱石并配一定比例的莫來石等為原料進(jìn)行生產(chǎn)。

6）熱風(fēng)爐砌筑耐火材料的配套火泥，熱風(fēng)爐用的耐火材料噴涂料，熱風(fēng)爐各部位保溫隔熱用的耐火纖維和纖維噴涂等，對(duì)熱風(fēng)爐爐體的壽命、氣密性和隔熱保溫等也非常重要。有關(guān)品種配置、性能要求等內(nèi)容，本文不再贅述。

5.熱風(fēng)爐采用硅磚的基本要求

5.1 硅磚的最低使用溫度范圍要在＞600℃～800℃以上。根據(jù)石英在加熱或冷卻過程中的晶型轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，硅磚在600℃以下時(shí)，易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化，耐熱崩裂性能較差。600℃以上，硅磚的熱膨脹率幾乎與溫度的變化無關(guān)。因此，規(guī)定硅磚的最低使用溫度范圍要在＞600～800℃以上，實(shí)際上一般按＞900℃進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.2 硅磚中的殘余石英必須＜1%，以消除在爐役過程中，硅磚中的殘余石英和鱗石英、方石英在低溫下發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化。

5.3 硅磚的雜質(zhì)含量要低，以避免高溫使用過程中，硅磚中產(chǎn)生玻璃液相，影響高溫性能。洛陽鐵門結(jié)晶硅石原料雜質(zhì)少、荷軟高，較適合生產(chǎn)熱風(fēng)爐用硅磚。

5.4 熱風(fēng)爐的烘爐制度和休風(fēng)檢修時(shí)的降溫制度，要嚴(yán)格參照硅磚的燒成、冷卻曲線進(jìn)行。操作過程中，800℃以下要緩慢加熱或冷卻，以免爐體坍塌。制定溫度制度時(shí)要有耐火材料供貨企業(yè)技術(shù)人員參加。大型隧道窯有較嚴(yán)格科學(xué)的硅磚燒成和降溫制度，熱風(fēng)爐選擇硅磚時(shí)，應(yīng)選用隧道窯燒成的產(chǎn)品，避免同座熱風(fēng)爐采用多家企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。

6.硅磚熱風(fēng)爐的烘爐、保溫與涼爐技術(shù)

6.1 嚴(yán)格按烘爐曲線進(jìn)行烘爐

硅磚熱風(fēng)爐烘爐的總要求是嚴(yán)格按烘爐曲線進(jìn)行烘爐，前期升溫速度要慢、平穩(wěn)，防止升溫過程中溫度波動(dòng)，禁止突升突降。如果實(shí)際溫度超過升溫計(jì)劃，不準(zhǔn)降溫，只能保溫等待。

2000年，攀鋼1260m3高爐外燃式熱風(fēng)爐第一次大修時(shí)第一次采用硅磚，根據(jù)硅磚燒成曲線等綜合制定的烘爐制度，烘爐總時(shí)間為17.5d，至今為國內(nèi)最短，此后，攀鋼陸續(xù)大修的5座高爐的硅磚熱風(fēng)爐的烘爐時(shí)間均為20d左右。

2007年9月28日順利投產(chǎn)的通鋼7#2680m3高爐3座頂燃式熱風(fēng)爐，根據(jù)工期等計(jì)劃要求，烘爐時(shí)間分別為28d（2#熱風(fēng)爐）和32d（1#、3#熱風(fēng)爐）。

6.2 采用專業(yè)烘爐器烘爐，使用油或燃?xì)鉃槿剂?，?jīng)配風(fēng)、調(diào)節(jié)溫度后噴入爐內(nèi)，不允許火焰直接接觸耐火砌體，確保烘爐曲線的完整性。

6.3 硅磚熱風(fēng)爐的長周期保溫技術(shù)

高爐停爐或熱風(fēng)爐檢修時(shí)，根據(jù)停爐時(shí)間長短與檢修的部位和設(shè)備，要采用一定的保溫技術(shù)，以保持硅磚砌體溫度不低于600℃，廢氣溫度不高于400℃。例如，鞍鋼采用了燃燒加熱保持爐頂溫度，送風(fēng)冷卻，控制廢氣溫度的方法，稱之為“燃燒加熱、送風(fēng)冷卻”保溫法。該法是硅磚熱風(fēng)爐保溫的一項(xiàng)有效措施。不管高爐停爐時(shí)間多長，這種方法都適用。鞍鋼10#高爐（1994年）新舊高爐轉(zhuǎn)換，停爐期間，采用該法保溫138d，效果好。寶鋼1#高爐熱風(fēng)爐也成功地進(jìn)行了硅磚熱風(fēng)爐的長周期保溫。

6.4 硅磚熱風(fēng)爐涼爐再生產(chǎn)技術(shù)

硅磚具有良好的高溫性能和低溫（600℃以下）下的體積不穩(wěn)定性。過去，硅磚熱風(fēng)爐一旦投入生產(chǎn)，就不能再降溫到600℃以下，否則會(huì)因突然收縮，造成硅磚砌體的坍塌。經(jīng)大量試驗(yàn)研究，硅磚熱風(fēng)爐的涼爐和再生產(chǎn)有兩種方法：自然緩慢涼爐和快速?zèng)鰻t。自然緩冷涼爐方法可行，但耗用時(shí)間較長，影響施工工期。1985年鞍鋼在6#高爐硅磚熱風(fēng)爐上進(jìn)行了快速?zèng)鰻t試驗(yàn)，用14d便將爐子成功地涼了下來，并成功地實(shí)現(xiàn)了反復(fù)再生產(chǎn)。說明硅磚熱風(fēng)爐快速?zèng)鰻t是可行的，硅磚熱風(fēng)爐可以跨代使用。

7.結(jié)語

⑴ 隨著熱風(fēng)爐向高風(fēng)溫、長壽命、低投資和高效低能耗方向的發(fā)展，熱風(fēng)爐的爐型結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化進(jìn)步。頂燃式熱風(fēng)爐是重要的發(fā)展方向，已得到了廣泛重視和應(yīng)用。我國已成為迄今為止掌握并成功的在特大型高爐（4000m3級(jí)和5000m3級(jí)）上應(yīng)用頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)的唯一國家，居國際領(lǐng)先地位。

⑵ 頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)簡約合理，較低的拱頂溫度便可獲得較高溫度的風(fēng)溫。耐火材料的工作條件明顯改善，使用的耐火材料品種數(shù)量明顯減少。酸性或偏酸性的硅磚和黏土磚是兩個(gè)主要使用的品種。

中上部高溫區(qū)（＞900～1000℃的區(qū)域）全部采用硅磚，中下部中低溫區(qū)全部采用黏土磚，配置合理。不僅有利于頂燃式熱風(fēng)爐的高風(fēng)溫、長壽命，還可大幅度降低投資，符合我國耐火材料資源特點(diǎn)。

應(yīng)高度重視熱風(fēng)管道，確保高溫度的熱風(fēng)向高爐的穩(wěn)定輸送。進(jìn)一步研究優(yōu)化熱風(fēng)管道的設(shè)計(jì)，優(yōu)化耐火材料的選材以及磚型結(jié)構(gòu)和砌筑方式，強(qiáng)化熱風(fēng)管道尤其是彎管的隔熱保溫。

⑶ 熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該主動(dòng)與耐火材料工作者結(jié)合，依據(jù)我國耐火材料資源特點(diǎn)和產(chǎn)品性能，共同研究選擇制定合理的耐火材料品種與配置方案。除對(duì)耐火材料的物理化學(xué)指標(biāo)和高溫性能指標(biāo)提出合理要求外，對(duì)耐火材料生產(chǎn)用的主要原料和主要工藝裝備也應(yīng)作出合理的限定。

應(yīng)避免為了所謂的“設(shè)計(jì)安全”，額外的甚至不合理的提高或增加對(duì)耐火材料性能的要求，而不是根據(jù)實(shí)際熱風(fēng)爐工況，實(shí)事求是的去“量體裁衣”，合理配置選材。否則，不僅對(duì)熱風(fēng)爐的高風(fēng)溫、長壽命和降低投資不利，還由于當(dāng)前流行的“最低價(jià)中標(biāo)”的不科學(xué)的招標(biāo)做法，使“中標(biāo)的價(jià)格與設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量要求不符”，而引發(fā)耐火材料供貨企業(yè)進(jìn)行“造假、摻假”?！皟r(jià)不實(shí)，貨必不真”，造成熱風(fēng)爐存在較大的隱患，常常達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而提前檢修或大修。