Для кладки металлургических печей и изготовления аппаратов, подвергающихся воздействию высоких температур, применяют огнеупорный кирпич. Огнеупорные изделия должны отвечать определенным требованиям, важнейшими из которых являются огнеупорность и термическая прочность.
Огнеупорностью керамических материалов называется свойство противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур. При лабораторных испытаниях на огнеупорность определяют температуру, при которой образец, сделанный в форме трехгранной усеченной пирамиды, деформируется под влиянием собственной тяжести настолько, что его вершина касается огнеупорной подставки, на которой находится образец.
Под термической стойкостью понимается способность огнеупоров выдерживать без снижения механической прочности повторные резкие колебания температуры.
Наряду с высокой огнеупорностью и термической стойкостью огнеупоры должны иметь низкий коэффициент термического расширения, обладать высокой механической прочностью, стойкостью против воздействия расплавленных шлаков и металлов.
Огнеупоры на основании их состава, который определяет их свойства, разделяют на следующие группы:
1)            кремнеземистые (динасовые и полукислые);
2)            алюмосиликатные (шамотные и высокоглиноземистые);
3)            магнезиальные (магнезитовые, доломитовые и др.);
4)            хромистые (хромитовые, хромомагнезитовые);
5)            углеродистые (графитовые, коксовые);
6)            цирконистые;
7)            карбидные и нитридные (карборундовые и некоторые специальные огнеупоры).
Одним из наиболее распространенных огнеупоров является динас, содержащий в своем составе не менее 90% двуокиси кремния, которая вследствие высокотемпературного нагрева превращается в особые модификации — тридимит и кристобаллит.
Сырьем для производства динаса служат кварциты и песчаники, содержащие не менее 95% Si02. После размола и просева двуокись кремния тщательно смешивают со связующими материалами: известью, окислами железа и т. п. После формовки на механических прессах и просушки изделия подвергают обжигу. Обжиг изделий представляет собой одну из ответственных операций, так как он сопровождается полиморфным превращением кварца в тридимит и кристобаллит и соответствующим увеличением объема. За счет этого возможно появление трещин и снижение механической прочности. Если перекристаллизация кварца пройдет не полно, то в дальнейшем изделия во время работы при высоких температурах будут увеличиваться в объеме за счет дальнейшей перекристаллизации, что приводит к снижению их механической прочности.
Во время обжига соблюдают определенный и равномерный подъем температуры (в течение 7—10 суток), особенно в тех температурных интервалах, где наблюдаются переходы одних модификаций кварца в другие. Заканчивают обжиг около 1430°. Охлаждают изделия постепенно, в течение суток. Большое влияние на скорость перекристаллизации оказывают добавки извести, которые в то же время связывают зерна кварца за счет образования легкоплавких силикатов.
Динас отличается высокой стойкостью к кислым шлакам; основными шлаками он быстро разрушается вследствие образования силикатов. Его огнеупорность колеблется в пределах 1670—1730°. Деформируется он только при температурах, близких к температуре плавления. Основным недостатком динаса является сравнительно невысокая температурная стойкость, особенно при температурах около 600°, что связано с его полиморфными превращениями, сопровождающимися изменениями объема.
Известковый динас применяется для кладки сводов и стен кислых мартеновских печей, а также для кладки стекловаренных печей. Динас, содержащий 1,5—2% извести и 1—2% окислов железа, называется «черным». Это название он получил от характерного для него темно-коричневого цвета. Черный динас обладает более высокой термической стойкостью; применяют его для кладки мартеновских печей.
Важнейшей группой огнеупоров являются алюмосиликатные. В зависимости от состава их делят на полукислые (SO более 65% и менее 30% А1203), шамотные (А1203 не менее 30%) и высокоглиноземистые (А12Оя более 40%).
Практически для получения этих огнеупоров используют природные минералы и горные породы соответствующего минералогического состава. Приготовление алюмосиликатных огнеупоров включает помол природных материалов, формовку изделий, их сушку и обжиг. В зависимости от их состава обжиг проводят в пределах 1250—1400°.
Огнеупорность шамотных изделий лежит в пределах от 1580 до 1730°. Характеризуются эти изделия значительной термической стойкостью. К числу недостатков шамотных изделий следует отнести большой интервал температур, в пределах которых они деформируются. Начало деформации под нагрузкой у некоторых сортов шамота лежит около 1150°. Шамотные изделия характеризуются также значительной пористостью.
Из глиноземистых огнеупоров следует отметить муллитовые огнеупоры, которые имеют состав ЗА1203 • 2Si02. Они отличаются значительной огнеупорностью, лежащей около 1800°.
Особенно высокой огнеупорностью обладают магнезиальные огнеупоры, основу которых составляет окись магния MgO; чистая окись магния плавится при 2800°. Магнезиальные огнеупоры выдерживают нагрев до 1800—2000°. Они весьма стойки против воздействия основных шлаков. Термическая стойкость магнезиальных изделий невысока, но она повышается при добавлении к ним 8— 10% окиси алюминия.
Высокими термическими свойствами обладают различные специальные огнеупоры.
Хромомагнезитовые огнеупоры, состоящие в основном из хромита FeCr204 и окиси магния, обладают высокой химической стойкостью, а также огнеупорностью до 2000°. Несмотря на высокую стоимость, они находят широкое применение в металлургической промышленности.
Корундовые огнеупоры состоят в основном из окиси алюминия, которая плавится при 2050?. Они не чувствительны к резким температурным колебаниям; применяются для изготовления тиглей и для устройства стекловаренных печей.
Карборундовые изделия, состоящие из карбида кремния — SiC, характеризуются высокой термостойкостью и устойчивостью к кислым шлакам. Они применяются для изготовления литейных форм, для футеровки электрических печей, для изготовления реторт, используемых в цветной металлургии.
Особенно высокой огнеупорностью обладают материалы, приготовленные на основе двуокиси циркония (° пл. — 2687°) и двуокиси тория (t° пл. — 3050°), а также на основе некоторых карбидов и нитридов. Эти огнеупоры применяются в цветной металлургии для изготовления тиглей (для плавки металлов с высокими температурами плавления), трубок и лодочек, при восстановлении некоторых металлов и т. д. Широкому применению этих огнеупоров препятствует их высокая стоимость.