為了提高高爐產(chǎn)量，節(jié)約能源，降低焦比，高爐煉鐵相繼應(yīng)用了高風(fēng)溫、高頂壓、大噴煤等新技術(shù)。高風(fēng)溫對冶煉過程有十分重要的意義。在一定溫度范圍內(nèi)，高爐風(fēng)溫每提高100℃，每噸鐵可降低焦比15—20kg，提高產(chǎn)量3％。同時(shí)，高風(fēng)溫是高爐噴煤的必要條件。
熱風(fēng)爐要達(dá)到高風(fēng)溫，除了高爐的操作條件、高溫?zé)嵩础犸L(fēng)爐結(jié)構(gòu)等因素外，必須要有既能長期承受高溫，又能滿足熱風(fēng)爐工藝需要的耐火材料作保證。熱風(fēng)爐用耐火材料要能經(jīng)受住高溫和高壓。高溫抗蠕變性妤，耐火磚的熱容量大，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由熱風(fēng)溫度決定，風(fēng)溫低于960℃時(shí)，一般選用粘土磚；風(fēng)溫在900—1100℃時(shí)，高溫部位的爐襯和格子磚則用高鋁磚、莫來石磚或磚線石磚；風(fēng)溫高于1100℃時(shí)，一般選用高鋁磚、莫來石磚和硅磚作爐襯或格子磚。目前，我國絕大部分熱風(fēng)爐高溫部位使用的耐火材料仍然是高鋁磚。高鋁磚雖具有較高的荷重軟化點(diǎn)，但其抗高溫蠕變性差，使用過程中易出現(xiàn)熱風(fēng)爐袼子磚下沉、變形，爐墻不均勻下沉、開裂等現(xiàn)象。
針對這一情況，我國除開發(fā)應(yīng)用了熱風(fēng)爐用高抗蠕變高鋁磚、硅磚外，還使田硅線石磚、莫來石磚、紅柱石磚、粘土磚等，部分優(yōu)質(zhì)低蠕變高鋁磚、低蠕變硅磚筍的各項(xiàng)理化性能已達(dá)到了日本、歐美等先進(jìn)國家的水平，并且具有中國耐火原料的特色，同時(shí)還開發(fā)了各種不定形材料。
一、熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式
熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)形式主要有內(nèi)燃式、外燃式、頂燃式和改造型內(nèi)燃式。我國擁有各種結(jié)構(gòu)形式的熱風(fēng)爐。傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐已不適應(yīng)高風(fēng)溫的需要，外燃式最復(fù)雜，占地面積最大、造價(jià)最高，且受力不均勻的問題未能根本解決；頂燃式熱風(fēng)爐具有結(jié)構(gòu)合理、壽命長、占地面積小、熱效率高等特點(diǎn)；改造型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐同樣可以適應(yīng)高風(fēng)溫，特別適合于舊確’內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的改造。
此外，許多100m3以下的小型高爐及個(gè)別180—300m3高爐上采用頂燃式石球熱風(fēng)爐，它具有傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊和投資低的優(yōu)點(diǎn)。通過改進(jìn)耐火球的性能，提高熱風(fēng)爐壽命，使之達(dá)到與高爐同步。
二、熱風(fēng)爐爐襯損毀機(jī)理
熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式不同，爐襯損毀情況也有差異。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐最易損毀的部位是隔墻，外燃式熱風(fēng)爐則是兩室拱頂及其過橋部位。其損毀原因主要有：
（1）熱應(yīng)力作用。由于熱風(fēng)爐不停地加熱送風(fēng)、熱風(fēng)爐爐襯和格子磚室經(jīng)常處于驟冷驟熱變化之中，砌體出現(xiàn)裂紋、開裂和剝落。
（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)的一部分粘附在砌體表面，并向磚砌體內(nèi)滲透，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，蓄熱室格子磚下部承受的靜荷重達(dá)0.8MPa（8kg／cm2），燃燒室下部襯體承受的掙荷重也較高，在機(jī)械荷重和高溫作用下，磚砌體發(fā)生收縮變形和產(chǎn)生裂紋，影響了熱風(fēng)爐的使用壽命。
三、各種高效耐火材料的開發(fā)與應(yīng)
1、硅磚
硅磚的蠕變率低，在高溫下長期使用體積比較穩(wěn)定，且耐火磚價(jià)格比較便宜。因此，硅磚廣泛地用在熱風(fēng)爐的拱頂、聯(lián)絡(luò)管、燃燒室相蓄熱室上部高溫區(qū)，格子磚上部高溫區(qū)。但是硅磚中的鱗石英、云石英和殘余石英在低溫下發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致硅磚體積變化大，使得硅磚低溫下熱穩(wěn)定性差。使用過程中800℃以下要緩慢加熱或冷卻。砌有硅磚的熱風(fēng)爐在爐頂溫度不大于1400℃時(shí)的使用效果較好。
2、高鋁耐火磚
高鋁耐火磚除一般的熱風(fēng)爐高鋁磚外。還包括莫來石磚、硅線石磚、紅柱石磚和高鋁堇青石磚。選用天然高鋁礬土熟料和結(jié)合粘土為原料，按一般高鋁磚生產(chǎn)工藝即可生產(chǎn)出1250一1350℃低蠕變高鋁磚，該耐火磚質(zhì)量奸，價(jià)格低，用于中小高爐熱風(fēng)爐上部，大型高爐熱風(fēng)爐中下部。
3、燒結(jié)莫來石磚
莫來石磚蠕變率低，熱容量大，高溫強(qiáng)度好，具有良好的抗熱震性，是熱風(fēng)爐用理想的耐火杠料。寶鋼4063m3高爐使用莫來石磚，風(fēng)溫達(dá)到1230℃，熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)壽命為20年，焦炭節(jié)約量可觀。這種耐火材料如果能在大型高爐上推廣使用，將會(huì)有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
4、組合磚
熱風(fēng)爐系統(tǒng)接口孔洞部位的耐火內(nèi)襯是易損部位，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方法很堆滿足高爐高風(fēng)溫的要求，使用組合磚技術(shù)可較好地解決這一難題。
組合磚是由幾種簡單幾何體，陽貫而形成的復(fù)雜空間幾何體，其內(nèi)含有數(shù)十種或數(shù)百種組合磚單體，這些組合磚互相鎖緊，并均勻傳遞應(yīng)力，結(jié)構(gòu)十分牢固，從而獲得較長使用壽命。
組合磚的制造方法分為3種：（1）半干法；（2）整體造型澆注離心法；（3）切割法。首鋼2號(hào)高爐采用澆注離心法制造工藝生產(chǎn)的組合磚，出廠產(chǎn)品質(zhì)量已超過設(shè)計(jì)要求。
5、高強(qiáng)低蠕變耐火球
我國的煉鐵生產(chǎn)中，中小高爐占有很大的比例。其中一些與之配套的球燃式熱風(fēng)爐用傳統(tǒng)硅質(zhì)球的性能較差，出現(xiàn)粘結(jié)、炸裂等現(xiàn)象，影響到熱交換率。為此開發(fā)了適用于600m3以下球燃式熱風(fēng)爐蓄熱室使用的高強(qiáng)度、低蠕變耐火球。其壽命達(dá)到一代高爐大修的水平，且可提高風(fēng)溫到1000℃，節(jié)省煤氣1/3節(jié)能效果顯著。
6、隔熱耐火材料
熱風(fēng)爐用隔熱耐火材料的優(yōu)劣對熱風(fēng)爐壽命也有極大影響，且可節(jié)約能源，降低耐火材料消耗。因此，許多煉鐵廠根據(jù)所用內(nèi)襯磚的特點(diǎn)選擇相適宜的隔熱耐火材料。目前所用的輕質(zhì)耐火材料有輕質(zhì)硅磚、輕質(zhì)粘土磚、輕質(zhì)高鋁磚和硅藻土磚。此外，還使用各種隔熱噴涂料和其他不定形隔熱材料。杭鋼在1號(hào)高爐球頂爐殼內(nèi)噴涂了厚60一70mm的FN—130輕質(zhì)噴涂料，代替了傳統(tǒng)的硅藻土磚、石棉板等低強(qiáng)低溫隔熱結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐與其他熱風(fēng)爐相比具有較好的絕熱效果。可使風(fēng)溫長期保持在1050—1120℃，球頂鋼殼溫度平均降低51℃，散熱量減少50%以上。在27m以上的高溫段，包括燃燒室和蓄熱室上端使用該噴涂料，可進(jìn)一步擴(kuò)大隔熱效果。
