混铁炉用耐火材料：技术要求与应用实践

在钢铁冶炼流程中，混铁炉扮演着衔接高炉与转炉的关键角色。它不仅仅是铁水的“临时仓库”，更是实现铁水温度与成分均匀化的重要缓冲环节。为了有效调和高炉出铁的连续性与转炉炼钢的周期性，混铁炉必须能够长期、稳定地储存高达1350°C的高温铁水。其结构看似简单，主要由炉体、炉盖及倾动机构构成，但其核心——由炉壳与耐火材料砖衬组成的炉体，则要面对极为严苛的服役环境。

混铁炉内衬面临的苛刻工况

要为混铁炉选择合适的“铠甲”，首先必须深刻理解其内衬所承受的复合式挑战。这并非单一因素的作用，而是热、化学与机械应力的多重考验。

• 热应力冲击：炉内长期维持着1350°C左右的高温，而炉壳外壁温度则在300~400°C，形成了巨大的温度梯度，在耐火材料内部产生持续的热应力。为了补偿热量损失，燃烧器的辅助加热进一步加剧了炉衬表面的温度波动，对其抗热震性能提出了高要求。

• 化学侵蚀与渗透：高温铁水与熔渣是炉衬最直接的侵蚀源。熔渣中的酸性或碱性氧化物会与耐火材料发生化学反应，不断侵蚀其基质和骨料。同时，铁水与熔渣还会沿着材料的气孔和裂纹渗透，改变材料的物理化学性质，导致结构性剥落和损坏。

• 机械作用损毁：从高炉接收铁水时，巨大的落差会产生强烈的机械冲击力，直接作用于炉底和炉墙。在混铁炉倾动以倒出铁水时，由于炉体自重巨大，庞大的砖砌体内部也会产生显著的机械应力。这两种力都会对炉衬的整体结构稳定性和材料的机械强度构成威胁。

耐火材料的选型准则与策略

基于上述对工作环境和损毁机制的分析，理想的混铁炉用耐火材料必须具备一套综合的性能指标：高机械强度、优异的抗渣性、良好的抗热震稳定性、较低的热导率以及稳定的重烧线变化。在实际生产中，并没有单一材料能满足所有部位的需求，因此通常采用分区、分层砌筑的复合炉衬结构。

常用的材质包括镁砖、镁铬砖、高铝砖、黏土砖以及部分不定形耐火材料（如喷涂料和填料）。其中，镁质和铝镁质材料是关键部位的主力。当炉衬出现局部侵蚀时，采用耐火喷涂料进行热修补是一种延长炉龄的经济高效手段。

以下是我国某钢厂混铁炉耐火材料配置的典型案例，其理化指标清晰地反映了针对不同部位的选材逻辑。

表1 我国某厂混铁炉用耐火材料理化指标

从表1数据中可以解读出精细的材料应用策略：

• 镁砖：凭借其超过90%的MgO含量，展现出卓越的抗碱性渣侵蚀能力。其高体积密度（2.89 g/cm³）和极高的耐压强度（73.2 MPa）使其成为对抗渣线区域化学侵蚀和机械冲刷的最优选择。
• 镁铝砖：在镁质材料中引入Al₂O₃形成镁铝尖晶石，能显著改善材料的抗热震性和抗渗透性。虽然其耐压强度低于纯镁砖，但更均衡的综合性能使其非常适合用于经受剧烈温度波动和机械冲击的进铁口与出铁口区域。
• 高铝砖：以其高达74.34%的Al₂O₃含量，具备优良的体积稳定性和耐火度。由于其抗碱性渣能力不及镁质材料，主要用于炉顶等非铁水直接接触、但仍需承受高温辐射的部位。

对这些关键耐火材料的理化指标进行精确检测，是确保混铁炉安全、长寿运行的前提。从化学成分的准确性到物理性能（如气孔率、体积密度、耐压强度）的达标，每一个数据都直接关联着炉衬的最终性能和使用寿命。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

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，专业检测耐火材料理化性能，可靠准确。欢迎沟通交流，电话19939716636