耐火砖作为一种重要的高温工业材料，广泛应用于冶金、玻璃、水泥等众多领域。其性能的优劣直接关系到工业窑炉的运行效率和使用寿命。而烧制温度在耐火砖的生产过程中起着关键作用，它不仅影响着耐火砖的物理性能，如强度、密度、气孔率等，还对其化学性能，如抗渣性、热稳定性等产生重要影响。因此，深入研究烧制温度对耐火砖的影响具有重要的实际意义。

耐火砖的烧制过程及温度阶段

烧制过程概述

耐火砖的烧制是一个复杂的物理化学过程，通常可分为以下几个阶段：

水分排出阶段（10-200℃）：此阶段主要排出砖坯残余自由水和吸附水。升温不宜过快，以防耐火砖坯体开裂，在隧道窑中烧成时，前4号车位温度不应超过200℃。

分解、氧化阶段（200-1000℃）：排出化学结合水，碳酸盐、硫酸盐分解，有机物质氧化燃烧。在200-900℃阶段，升温应加快速度，以利于耐火砖坯中有机物和杂质的化学反应进行。在600-900℃期间，应在窑中保持较强氧化气氛，避免出现黑心耐火砖废品。

液相形成和耐火矿物合成阶段（>1000℃）：形成低熔点液相，某些耐火材料矿物开始形成，进行熔解、重析晶。

烧结阶段：坯体中各种反应趋于完成，液相数量继续增加，气孔减少，坯体加速进行致密化。

冷却阶段：坯体热量传给冷却介质，温度不断降低，发生耐火相析晶、某些晶型转变和玻璃相固化。根据耐火砖制品在冷却段中的品格变化，在800-1000℃以上高温阶段应快速降温，在800℃以下，则应减缓冷却速度，实际上，在生产实际中，实际采用的冷却速度不会对耐火砖制品造成冷裂危险。

不同类型耐火砖的烧制温度范围

不同类型的耐火砖由于其化学成分和矿物组成的差异，烧制温度范围也有所不同。

粘土砖：通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300-1400℃烧成。粘土砖的热导率是所有耐火材料中最低的，其耐火度虽然高达1700℃，但是荷重软化温度只有1300℃左右，当其受到大量R₂O侵蚀时，软化温度还要进一步下降到1050℃左右，因此在高温使用时不能承重受压。

高铝耐火砖：原料为高铝矾土和硅线石类天然矿石，也有掺加电熔刚玉、烧结氧化铝、合成莫来石的，以及用氧化铝与粘土按不同比例煅烧的熟料。多用烧结法生产，Ⅰ、Ⅱ等高铝质耐火砖在隧道窑烧成时，温度一般达到1500~1560℃。高铝耐火砖的矿物组成为刚玉、莫来石和玻璃相，其含量取决于Al₂O₃/SiO₂比以及杂质的种类和数量，可按Al₂O₃含量进行耐火砖的等级划分。Al₂O₃含量越高，耐火温度也就越高，有些产品甚至能够承受1790℃的温度。

硅砖：含SiO₂ 93%以上，是酸性耐火砖的主要品种。主要由高纯度的二氧化硅制成，具有高熔点和优异的热稳定性，使其可以在极高温度下保持稳定性能。一般在1350-1430℃高温缓慢烧结而成，其荷重变形温度较高，波动范围为1640-1680℃，接近磷石英、方石英的熔点（1670℃、1713℃）。

刚玉耐火砖：Al₂O₃含量不小于90%，以刚玉为主要物相。可分为烧结型刚玉砖和电熔型刚玉砖。电熔型刚玉砖则是通过电熔法在更高的温度下制成。刚玉砖具有很高的耐火度和强度，化学稳定性好，对酸性或碱性渣、金属以及玻璃液等均有较强的抵抗能力。

烧制温度对耐火砖物理性能的影响

强度

常温耐压强度：耐火砖的常温耐压强度是其组织结构的参数，特别是显微结构的敏感参数。而材料的显微结构的形成受其制备过程中各种工艺参数的制约，如原料的特征及配料比、颗粒大小和级配，以及颗粒间的结合、成型方法和烧结状态等，都对材料的显微结构有重要影响。一般来说，适当提高烧成温度，由于气孔率降低、晶体长大、结合好，常温耐压强度会提高。例如，完全由晶体构成的烧结耐火材料，因高温下其中晶粒及晶界易发生塑性变形，特别是当其加荷速度较小时更易发生塑性变形，故其强度随温度的升高而降低。当其中部分晶相间在高温下熔融或形成熔融体时，如硅砖、粘土砖和高铝砖，其基质主要由玻璃相构成，随着温度的升高，此种多相材料的强度也因显微结构随温度变化而降低。当温度进一步提高后，由于玻璃相的黏度由脆性变为强韧性，使材料颗粒间结合更为牢固，从而使强度明显提高。而后，随着温度升高，因材料中熔体黏度急剧下降，材料的强度也随之急剧下降。

高温耐压强度：耐火材料的耐压强度一般随温度的升高而有明显的变化。从常温起随温度升高，强度呈直线下降。此后，有些材料仍随温度升高而继续下降；有些材料当温度升至一定范围内时，则随温度升高而升高，并在某一特定温度下达到最大值，随后急剧下降。烧制温度会影响耐火砖在高温下的耐压强度变化趋势和最大值出现的温度。

密度和气孔率

烧制温度对耐火砖的密度和气孔率有显著影响。随着烧制温度的升高，坯体中各种反应趋于完成，液相数量增加，气孔减少，坯体加速进行致密化，密度增大，气孔率降低。例如，适当提高烧成温度，由于气孔率降低、晶体长大、结合好，耐火砖的开始变形温度会提高。但如果烧制温度过高，可能会导致砖体变形、尺寸收缩过大，甚至出现过烧现象，使显气孔率低、尺寸收缩多、砖体变形大、结合过于紧密、瓷化严重。不过，当原料含有较高Fe₂O₃、TiO₂等过渡性金属氧化物杂质时，过烧也可能使耐火材料发泡，出现密度降低、显气孔率增大、体积膨胀增大等现象。

热膨胀性

热膨胀性是指耐火砖在受热时体积膨胀的程度。烧制温度会影响耐火砖的热膨胀系数。一般来说，烧制温度越高，耐火砖的晶体结构越完善，热膨胀系数可能会相对稳定。但如果烧制过程中温度控制不当，导致晶体生长不均匀或存在缺陷，可能会使热膨胀系数增大。当温度突变时，耐火砖表面和内部存在温度差，如果制品的热膨胀系数较大，由于温差而产生的热应力也较大，其热震稳定性也相应较差。

烧制温度对耐火砖化学性能的影响

耐火度

耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度的温度，表征材料抵抗高温作用的性能。决定耐火度的最根本的因素是材料的化学矿物组成及其分布情况，各种杂质成分，特别是具有强熔剂作用的杂质成分会严重降低材料的耐火度。烧制温度对耐火度有一定影响，适当提高烧制温度，有助于排除杂质，使耐火砖的晶体结构更加稳定，从而提高耐火度。例如，高铝耐火砖中氧化铝含量越高，耐火温度也就越高，而适当的高温烧制可以促进氧化铝晶体的生长和发育，提高其耐火性能。

荷重软化温度

荷重软化温度又称耐火材料荷重软化点或耐火材料荷重变形温度，表示耐火材料在恒定荷重下对高温和荷重共同作用的抵抗性能或耐火材料呈现明显塑性变形的温度范围。材料的烧成温度对荷重软化变形温度影响较大，如适当提高烧成温度，则由于气孔率降低、晶体长大、结合好而提高开始变形温度。通过耐火材料的荷重软化温度可以推断其最高使用温度，荷重软化温度在一定程度上表示耐火材料在其使用情况相仿的情况下的结构强度，可作为确定耐火材料最高使用温度的依据。

抗渣性

抗渣性是指耐火砖在高温下抵抗熔渣侵蚀作用而不被破坏的能力。烧制温度会影响耐火砖的微观结构和化学成分分布，从而影响其抗渣性。较高的烧制温度可以使耐火砖的结构更加致密，减少气孔和缺陷，降低熔渣的渗透和侵蚀。例如，低气孔防渗耐火砖由于其烧成温度通常比传统砖高出约30℃，这一工艺确保了耐火砖的致密性和强度，使其能够较好地阻止高温熔体或腐蚀性气体的渗透，保护窑炉结构的完整性，具有优异的抗渣性能，特别是在耐碱侵蚀方面表现出色，适用于石灰窑等特定环境。

不同烧制温度导致的耐火砖缺陷

欠烧

欠烧是由于烧成温度不够，或保温时间不足，或漏入冷风引起的问题。一般情况下，欠烧砖材的机械强度低、结合松散、敲击时声音低沉、搬运时容易破损，高温性能和抗侵蚀性能差。欠烧砖的组织结构不够致密，气孔率较高，晶体发育不完全，导致其各项性能指标都无法达到正常要求。

过烧

过烧是烧成温度过高，或保温时间过长，或火焰直接接触砖面引起的问题。一般情况下，过烧砖材的机械强度高、显气孔率低、尺寸收缩多、砖体变形大、结合过于紧密、瓷化严重、敲击时当当作响、抗热震性能很差。不过，当原料含有较高Fe₂O₃、TiO₂等过渡性金属氧化物杂质时，过烧也可能使耐火材料发泡，出现密度降低、显气孔率增大、体积膨胀增大等现象。

结论

烧制温度对耐火砖的物理性能和化学性能有着至关重要的影响。在实际生产中，需要根据耐火砖的类型和使用要求，精确控制烧制温度和烧制时间，以确保耐火砖具有良好的性能和质量。同时，要注意避免欠烧和过烧等缺陷的产生。未来，随着高温工业的不断发展，对耐火砖性能的要求也会越来越高，进一步深入研究烧制温度与耐火砖性能之间的关系，优化烧制工艺，将有助于开发出性能更优异的耐火砖产品，满足工业生产的需求。