耐火纤维及其制品在窑炉上的
应用实例

节约能源，是每一个国家的基本国策。目前，世界上一些发达国家，一直在保护自己国家的能源资源不去开采，而

从一些发展中国家进口石油。在七十年代石油危机中，日本率先开发工业炉窑节能技术，并取得了明显的节能效益。

我国工业炉窑是能耗大户，它占全国总能耗的25%左右。各行业的工业炉窑分类很多，如冶金、石化、有色、电力、

建材和机械等行业，在工艺过程上分类有：冶炼、煅烧、加热、转化、裂解、热处理和干燥等等。近二十年来，我国工

业炉窑的节能行业技术虽然有了一定的进步，但与一些发达国家相比还有很大的差距。各行业工业炉窑节能技术相互闭

塞，交流甚少，工业炉窑仍延用50年代原苏联设计的产品。燃烧装置与系统落后，余热回收装置换热效率低，自动化控

制水平不高，炉墙还采用笨重的多层砌体等等。工业炉窑的耐火保温炉衬，是降低能耗和改善操作环境的一项重要指标

与技术，炉墙仍采用复杂的砌砖。其主要缺点有：

1.炉体点火升温时，炉墙蓄热量大，升温速度慢，燃料消耗大；

2.炉墙保温隔热效果差，炉体散热损失大，工作环境恶劣；

3.炉子热惰性大，热敏性低，不适合自动化控制燃烧。

耐火纤维用于炉墙材料、轻型、耐火、隔热和保温。炉体升降温速度快，热敏高性，适合于计算机控制。其使用温度

范围在：900-1350℃。作炉窑绝热层时，密封性能好，节能效果显著。耐火纤维喷涂成型的炉衬层，是一种机械化施工

新技术。施工时耐火纤维与炉墙钢板有很强的附着力，即使耐火工作层面（高铝砖、粘土砖、浇注料等）有裂缝，这种

绝热层能阻止火焰，保护了炉墙外钢材和环境温度。

高温耐火纤维用于炉墙工作面节能效果显著。石油化工行业的管式加热炉，大多是箱体结构。其炉墙面积大，炉膛

管吸热主要来自炉壁的辐射热。采用含锆耐火纤维喷涂在原有的砖墙上30-40mm厚，这样一来，保护了原有砖墙不受火焰

直接冲刷，降低了砖墙界面温度，从而提高了炉体的使用寿命。炉温高于720℃时，炉膛内传热是以辐射传热为主。在辐

射传热方面，耐火纤维的黑度ε＝0.95-0.98。而高铝砖与粘土砖等重质耐火材料的黑度ε＝0.8-0.84，所以，耐火纤维炉

衬的加热速度要大于砖墙等重质耐火材料，提高了炉子的热效率，也降低了炉子单耗。

随着节能技术的深入发展，节能措施的投资也越来越重视。而砌筑窑炉的材料又是节能降耗、影响窑炉热效率和使

用寿命的重要因素之一。

耐火纤维是国际上一种新型的超轻质耐高温绝热材料，它由莫来石（Mullite）微晶体构成，并集晶体材料和纤维

材料特性于一体，有极好的耐热稳定性，长期使用温度可达1500ºC，熔点达1840ºC，其导热率是传统耐火砖的1/6，容重

只有其1/25，可广泛应用于工业窑炉内衬绝热，是高温窑炉节能降耗、优质高产的理想材料。

在国内耐火纤维的研制是国家“六.五”期间的重点科研攻关项目之一。三门峡市高科绝热材料有限公司率先于

1984年从国外引进电阻炉熔融连熔连吹针刺毯生产线。研制开发耐火陶瓷纤维系列产品，该产品具有高热阻、低热容的

特点，用在窑炉可减少散热损失30%，用于钢材品种规格变化频繁的轧钢加热炉上，其综合节能可达5-6%，用于间歇式

电加热炉，其节能效果更加明显，节能率达30%左右。

一、耐火纤维在高温热处理炉上的应用

一座82m²台车式热处理炉，在进行“浸润处理”时，炉温高达1250，该炉在1987年大修时进行了高层次的技术改造，

整个炉顶采用全纤维复合结构，该炉炉顶长14米，宽7米，在施工时将顶分成九块盖（复合纤维结构），纤维安装完毕

后，吊在炉顶上组装而成，炉顶纤维总厚度180mm，其中采用40mm的纤维切块作工作面，粘贴在高铝纤维的纵断面上约

120m²，整个炉顶看不到锚固件结构，避免了散热损失。炉墙采用单层贴面式，粘贴30mm厚的纤维。这样整个炉衬全部为

全纤维结构。由于采用了纤维超轻质材料，从而使炉体结构轻型化。炉顶重量12吨，跟原炉顶（磷酸盐耐热混凝土预制

块）112吨相比重量降低了83%，其结构简单，绝热效果非常好，该炉仅用钢材20吨，跟原炉钢材用量37.3吨相比减少了

45%。该炉自1987年投产使用以来，经五年的生产实践证明：全纤维炉衬使炉子升温速度加快，节能效果显著，近240m²

炉衬粘贴牢固，完好无损，仍保持其绝热效果，纤维仍具有弹性。处理同样的工件，新旧炉燃耗相差38%。

二、耐火纤维在轧钢加热炉上的应用

耐火陶瓷纤维在步进式轧钢加热炉上进行了一次技术改造（该炉自1985年进入冶金部特等炉行列，其平均单耗一直保

持在1.46GJ/t），改造后实现了低耗高产。

轧钢加热炉纤维改造前后比较表

年度同期	产量（万吨）	总耗比较（万卡焦）	单耗卡焦/吨坯
年度同期	产量（万吨）	总耗比较（万卡焦）	单耗	可比单耗
改造前	12.3502	17.7372	1.436	1.367
纤维改造后	14.3164	19.1456	1.337	1.237
同期各项指标提高百分数	15.92%	7.94%	-6.89%	-6.87%

由表中数据可知，增产幅度远大于能耗幅度，节能率6.88%。这是在特等炉达到的新指标。由于采用了全纤维炉

顶，提高了炉子热敏性，冷炉点火到出钢时间比以前缩短了近二小时，产生了明显的增产效益。1989年初又将全纤维炉

改换成整体浇灌，内贴50mm厚的纤维毯（仍然是平火焰烧嘴）。未粘贴时，燃气耗量2600m³/h，粘贴后降为2400-

2450m³/h，节能率6-8%，从冷炉点火到出钢时，粘贴纤维比未贴前要提前1小时。

三、耐火纤维制品在全氢罩式炉上的应用

冷轧带钢的罩式炉退火是冷轧板生产的关键工序之一。1988年，鞍钢冷轧薄板厂从国外引进40座全氢罩式炉时，炉子的耐火材料是

采用轻质耐火砖和进口耐火纤维产品，经过几年的使用，发现轻质耐火砖用于罩式炉存在不少问题。为此，在1993年再次引进36台全

氢罩式炉的项目时，鞍钢冷轧薄板厂与鞍钢设计研究院合作共同开发耐火纤维

制品替代进口耐火材料以及轻质耐火砖，耐火纤维制品的应用技术是根据国家科委文件（国科发成字[1996]349号）关于下达

<“九五国家科技成果重点推广计划指南项目>（二）中的新材料和新产品之97070101A立项的，主要采用耐火纤维制品

做热罩烧嘴区域炉衬替代轻质耐火砖做罩式炉加热罩烧嘴区域炉衬。采用这种耐火纤维制品通过自1995年5有份以来的投产

使用，取得了可观的经济效益和社会效益。设备年作业时间提高了5640小时，年生产能力增加19740吨，节能效果为18%，同时改善了钢

板产品质量。

耐火陶瓷纤维制品的主要特征：低导热率、抗热震、易加工、低蓄热。

主要性能：容重：200-600kg/m³

使用温度：1500ºC

导热率（W/M.k）；1000ºC-0.16 1250ºC-0.22 1350ºC-0.25

通过鞍钢冷轧薄板厂前期引进罩式炉几年来使用轻质耐火砖炉衬和后期引进经过完善的全氢式炉使用耐火纤维复合预制

块炉衬以及进口耐火材料炉衬的生产实践，可以得出下列结论：

1、国产的耐火陶瓷纤维真空成型块满足了全氢罩式炉加热罩烧嘴区域对耐火材料的要求，完全可以替代进口的耐火材料。

2、在用于全氢罩式炉加热罩烧嘴区域，与轻质耐火砖相比，耐火陶瓷纤维真空成型块可以减少修少修炉时间，提高设备

作业时间，提高生产能力，节约能源，减少进口设备品备件消耗。

3、使用耐火陶瓷纤维真空成型块做全氢罩式炉烧嘴区域炉衬，经济效益显著。

为此，本钢、武钢等企业也相继进行了全氢罩式炉的改造，采用耐火陶瓷纤维制品替国外进口耐火材料作炉衬，取得了

较好的使用效果。

四、耐火纤维在钟罩窑上的应用

使用温度1400ºC间歇式全纤维钟罩窑，在该炉内衬材料是用耐火陶瓷纤维硬制品（容量300kg/m³），它是采用耐

火纤维散棉加入特殊粘结剂用真空吸滤制成，炉衬总厚180mm，其中硬制品炉顶选用70mm厚，炉墙60mm厚，经近二年高

温连续运行，纤维炉衬完好，取得了非常明显的综合经济效益，节能率30%以上，提高成材率30-40%。该钟罩窑由于采

用了耐火陶瓷纤维取得明显的技术进步，达到了国际先进水平，1990年通过机电部技术鉴定，是机电部钟罩窑的示范

炉。

五、耐火纤维制品在保温盖及隧道窑、燃气节能间歇窑上的应用

1、炼钢连铸钢包旋转塔原设计的保温盖是采用浇注料，由于浇注料容重大（与纤维制品相比），在使用中易发生

脱落，危及安全。鉴于此，在1996年底采用耐火陶瓷纤维制品复合结构做保温盖。经过三年多来的实际使用，效果良

好，能有效地降低钢水热损失，提高保温盖使用寿命和安全性。

2、江西省陶瓷研究所生产的燃气节能间歇窑曾获国家实用新型专利，并多次荣获部省级大奖。该窑炉体采用耐火

陶瓷纤维制品和轻质耐火砖复合结构，即把纤维制品用高温粘结剂贴在轻质砖墙上，直接接角火焰，历年来的使用结果

表明耐火陶瓷纤维制品不仅具有耐温高、热收缩率小、蓄散热低、粘贴牢固、不掉渣及使用寿命长等特点，而且节能效

果显著，特别是在1450ºC-1470ºC之间的还原气氛下，该纤维制品仍能保持良好的性能。无疑为陶瓷热工设备的技术发行

和节约能源创造了良好的条件，市场前景十分广阔。

3、福建省德化达益窑炉材料应用技术研究所于1996年5月将耐火陶瓷纤维及其制品应用于陶瓷隧道窑、梭式窑的高

温部位，其使用实例是：

1996年5月将耐火陶瓷纤维及制品应用于德化汇盛陶瓷有限公司隧道窑。该窑为2500×400×600，烧制品为陶瓷西

洋小玩具。改造前：烧成温度在1250-1350C，燃料为零号柴油，公斤瓷耗油量为0.2385，高温段表面温度为96ºC，改造

后，相同的烧成温度、燃料和制品，公斤瓷耗油量只有0.1852，高温段表面温度降至41ºC，节油率达28.78%，且使用至

今，高温段仍完好无损。

但在应用耐火陶瓷纤维和制品时，应根据烧成温度进行合理分布，做到经济可行，并相应地改善燃烧室的位置和体

积，经过三年多的使用，充分证明其节能效果显著、经济效益较好且使用寿命长。

以上所例举的仅是几个在行业应用中较为典型的耐火陶瓷纤维范例。其他在鞍钢、武钢、包钢、马钢、济钢等各

类冶金加热炉，以及在化工、机械、陶瓷、玻璃、建材、电子、军工等900多家企业与科研单们得到了广泛的应用和尝

试，实践证明：

1、由于耐火陶瓷纤维松多孔，具有导热系数低、黑度系数高的特征，加上其高温稳定性和耐急冷急热性好，目前在

高温炉窑中用于工作面日趋广泛，其节能效果非常显示著。

2、耐火陶瓷纤维在高温炉窗使用时的节能效果比一般的耐火砖或高温涂料节能效果好，节能量远大于散热损失量，

其原因不仅是因为减少了散热损失，而主要是由于强化了炉气对炉壁的对流传热，使炉壁能得到更多的热量，再通过辐

射传给物料，从而提高了物料的加热速度和生产能力。

三门峡市高科绝热材料有限公司