耐火砖过热是一个非常重要且严重的问题，它通常不是指耐火砖在设计允许的高温下正常工作，而是指超出了其所能承受的极限温度，或者在高温下遭受了其他不利条件的复合作用，导致其物理化学性质发生恶化，从而失效的过程。

以下是耐火砖过热现象的详细说明：

一、过热的现象与可见迹象

操作人员可以通过以下外部迹象判断耐火砖可能发生了过热：

表面熔融（玻璃化）

  砖体表面变得光滑，像被glaze（釉）覆盖一样，这是砖体内低熔点组分开始熔化的标志。

颜色异常改变

•   颜色变得异常苍白或亮白色,局部颜色不均，出现熔洞或斑驳的色块。

严重收缩或变形

砖体因高温而软化，在荷载（如窑炉拱顶的压力、物料的压力）下发生弯曲、鼓出、凹陷或整体尺寸缩小，导致砌体失稳。

裂纹和剥落

•   表面产生细密的网状裂纹，类似于陶瓷的“龟裂”。

• 大片剥落或崩裂

•   这是由于内部结构已被破坏，强度严重下降。

炉壳温度急剧升高

  如果炉体有钢壳，过热会导致钢壳温度异常升高，甚至被烧红，这是非常危险的信号。

产品/工艺异常

  炉内温度控制失灵，产品出现烧结过度、熔化不均等质量问题。

二、过热的内部机理与后果

过热对耐火砖的破坏是内在和根本性的

液相过量生成

  耐火砖由多种矿物相组成，每种都有其熔点。当温度超过某些低共熔物的熔点时，会产生大量液相。这些液相当冷却后无法复原。

• 显著降低砖体的耐火度和荷重软化温度

•   砖体在荷载下更容易变形。

• 破坏结合结构

•   使砖体强度急剧下降。

• 增加孔隙率

•   液相可能迁移，留下孔隙。

再结晶和烧结收缩

  在极高温度下，砖体内的微晶会重新长大、致密化，导致砖体发生不可逆的收缩。这会拉大砖缝，甚至使整个砌体坍塌。

化学矿物组成改变

•   例如，高铝砖中的莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）在超高温下会分解为刚玉（Al₂O₃）和液相硅酸盐，彻底改变其优良性能。

•   硅砖（SiO₂含量>93%）在超过其熔点的温度下会熔化为玻璃质，失去所有强度。

抗侵蚀性急剧下降

  产生的液相成为炉渣、化学物质侵蚀的快速通道，砖体被迅速腐蚀、溶解。

热震稳定性丧失

  过热后产生的裂纹和内部结构变化使砖体变得脆硬，无法承受温度的急剧变化，下次开停炉时就极易炸裂。

三、导致过热的主要原因

操作不当

• 温度控制失灵

•   热电偶故障、控制系统错误导致炉温远高于设计温度。

• 火焰直接冲刷

•   燃烧器调整不当，火焰直接喷到耐火砖上，造成局部极端高温。

• 异常化学反应放热

•   炉内发生未预料的剧烈放热反应。

选材错误

•   选择了耐火度或荷重软化温度低于窑炉实际工作温度的耐火砖。例如，在电炉熔池区错误使用了粘土砖而非镁砖。

冷却系统失效

•   许多高温窑炉（如气化炉、电石炉）依赖水冷壁或冷却系统在耐火砖表面形成一层“渣皮”或“冷壳”来保护耐火砖。如果冷却系统故障，这层保护层消失，耐火砖直接暴露在高温中，迅速过热损坏。

保护层丧失

•   在冶金炉中，依靠挂渣皮保护炉衬。如果操作不稳定，渣皮频繁脱落，耐火砖就会周期性地暴露在高温熔体中，导致过热损坏。

四、如何处理与预防

立即处理（当发现过热时）

• 紧急停炉

•   这是最安全、最直接的选择。

• 尝试调整操作

•   如果情况不严重，可尝试降低燃料量、调整火焰角度、加大冷却强度等，但风险较高。

• 严禁急冷

•   已经过热的耐火砖非常脆弱，急冷会导致灾难性的碎裂和崩塌。

预防措施

• 正确选材

•   根据窑炉的最高工作温度、气氛和化学环境，选择耐火度、荷重软化温度等指标留有充分安全余量的耐火材料。

• 精确的温度控制与监测

•   定期校准热电偶，保证控制系统可靠。最好有多重温度监测点。

• 规范操作

•   严格遵循升温曲线和操作规程，避免火焰直喷砖体。

• 维护冷却系统

•   确保水冷系统、风冷系统工作正常。

• 定期检修

•   停炉时仔细检查内衬状况，对过热迹象的砖体进行及时更换。

综述

  耐火砖过热是其失效的一种严重形式，本质是高温导致其微观结构发生不可逆的恶性变化。它不仅是温度过高的问题，往往还与机械应力、化学侵蚀和热震等因素耦合在一起。预防过热的关键在于“匹配”——材料性能与工艺条件的匹配，并通过精细化的操作和维护来维持这种匹配状态。一旦发现过热迹象，往往意味着内衬已受到致命损伤，需要计划停炉检修。