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炼钢氧气转炉 炉衬材质和性能 ， 氧气转炉炉衬砖主要是采用 MgO-CaO 系原料添加结合剂制成的，其原料有白云石、镁质白云石、白云石质镁石、镁砂和方镁石等。这些原料均位于 MgO-CaO 相图之内，见下图 所示。从图中可以看出，各种原料的人致组成，并且只有一个温度很高的共熔点 （ 2370℃ ） ，不形成化合物。另外，氧化物的溶解度也很小，在 1620℃ 时， Mg0 在 CaO 中的溶解度为 2.5% ，反之仅为 0.9% 。因此，这几种原料制成的炉衬砖能够抵抗碱性熔渣的侵蚀。特别是在氧气转炉中的还原气氛下，对铁氧化物的耐蚀损性更显著。

炼钢用耐火材料的消耗是很大的，直接影响钢的成本。因此，各国选择转炉炉衬材质时，除满足冶炼工艺的要求外，主要根据本国资源，合理利用，并不断提高原料煅烧和制砖的技术，以达到炉子长寿和低耗的目的。

西欧各国白云石资源十分丰富，价格低廉，在氧气转炉上普遍采用白云石炉衬砖，其寿命不及镁质砖，为此，白云石杂质含量限制在 3% 以下，并添加镁砂以提高抗渣性。近年来，镁砖或镁白云石砖的使用范围正在 扩大； 美国氧气转炉炉衬砖主要采用镁砖，因为镁砖仅比白云石砖贵 20~30% ，而在欧洲则要 200~300% ； 日本资源贫乏，因此主要采用 Mg0 含量约为 70~85% 、 CaO 含量为 15~30% 的合成镁白云石砖作氧气转炉炉衬，使用效果良好。

苏联氧气转炉丰要采用 焦油 白云石砖砌筑，个别 厂 使用镁砖。同时也试验过镁铬砖，但因尖晶石相不能经受高碱度熔渣的侵蚀，目前仅限于易崩裂的炉帽部位使用。

在自然界里，石灰石资源丰富，也是一种碱性耐火原料。石灰石经高温煅烧后，可以制成石灰砖。该砖熔融温度高、杂质含量低、高温下体积稳定性好。但是，在多晶烧结状态后，常温下易水化，不便大量生产和贮运。波兰和保加利亚两个国家没有实用的镁质和白云石质耐火材料，也不愿进口，因此氧气转炉炼钢厂普遍采用焦油石灰砖作炉衬，使用效果较好。

从采用氧气转炉炼钢以来，各国普遍用镁质和白云石质耐火材料作炉衬，或二者混合后制砖使用。炉衬砖的质量逐步提高，品种不断增加。下图 为日本氧气转炉炉衬材质的演变情况 。

日本在氧气转炉投产初期，采用天然白云石砂和稳定白云石砂制造炉衬砖。前者价格低廉，仍在转炉上使用，后者机械性能好，可防止水化，但杂质含量多，抗渣性差，早已不用了 ； 从六十年代初期，日本研制成功了合成镁白云石砂，其制造方法有两种 ： 一是将细镁砂粉与轻烧活性白云石混合粉碎、混练及压球，经高温煅烧，形成组织结构均匀、抗渣性强的熟料，该料也称为富镁白云石砂 ； 一是向海水提取的 氧氧 化镁添加适量的石灰或轻烧白云石，混练后压球，经高温煅烧，形成连续的 MgO 晶体网络， CaO 密封在当中，提高了抗渣性和高温性能，抗水化性也得到改善。采用上述原料制成焦油结合和烧成的镁白云石砖，应用 十分 普遍，并取得了良好的效果。

另外，日本在合成镁白云石砂中添加电熔镁砂制砖，或者采用镁砂、电熔镁砂为原料制造直接结合砖及浸渍砖，采用死烧高纯镁砂和天然鳞片状石器为原料，用合成树脂作结合剂制造镁碳砖等。这些砖在 氧 气转炉的特殊部位上使用，也取得了好效果。下表 为日本氧气转灿砖的性能和使用部位。

纵观各国 氧 气转炉炉衬砖的生产和使用情况，总的趋势是朝着提高原料纯度、适当增加氧化镁含量、提高制品密度和增加残余碳含量的方向发展，以延长炉子的使用寿命。

目前，许多国家氧气转炉用耐火材料的特点是杂质含量较低，以便促进 MgO 与 CaO 颗粒之间的直接结合，提高高温性能。据报导，如果杂质总含量从 8% 降低到 2% 以下时，炉衬寿命可提高 20~40% 。因此，有些国家氧气转炉用砖的杂质总含量限制在 1.5% 以下。

杂质成分主要包括 SiO2 、 Al2O3 、 Fe2O3 和 B203 等。这些杂质能与 Mg0 或 CaO 形成次生矿物，其存在形式与 CaO/ SiO22 的克分子比的大小有直接关系。当 Ca0/ SiO22 的克分子比较小时，次生矿物为钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石等低熔点物相，并以薄膜状态分布于砖中，致使高温强度降低，抗渣性能减弱 ； 反之，次生矿物若以硅酸二钙和硅酸三钙等高熔点物相出现，少量的低熔物品独立而分数状态存在，则有利于制品保持较高的高温性能。但是，当 Fe2O3 和 Al2O3 的含量超过 10% 时，即使 CaO/ SiO2 的比值比较大，其高温性能也较差。特别是氧化硼的存在，对碱性砖高温抗折强度的隆低是 Al2O3 的 7 倍，是 Fe2O3 的 70 倍，因此要严格控制氧化硼的含量。

上图 为砖的成分、冶炼条件与炉衬寿命的关系。从图中看出，随着砖中 MgO 含量的增加，在超高温冶炼操作时，炉衬寿命提高 ； 在高温冶炼或正常操作时，炉村寿命有个最佳值，即采用 MgO 含量为 60~80% 的镁白云石砖作炉衬时寿命最高。

对于镁白云石砖来说， MgO 含量 的增加 ： 高温强度几乎成直线上升 ， 抗渣性也逐渐提高。在转炉冶炼的条化下，砖中有 CaO 的存在，可以提高熔渣的粘度，减少对砖的侵蚀，即或有侵人脱碳层的硅酸盐，也可以转化为高熔点物质 ； 同时， CaO 还能抑制或减少 FeO 对方镁石组织结构的破坏，也能抑制 MgO 随着脱碳作用而挥发。

众所周知，随着转炉炉衬砖体积密度的提高，钢水和熔渣的侵蚀能力会显著降低，即提高了炉衬的使用寿命，如下图 所示。该图为萨尔吉特厂 200 吨 LD-AC 转炉的实际操作情况，图中各点代表转炉不同部位所采用的碱性砖体积密度。

提高转炉炉衬砖的体积密度，应采用高纯原料，经过高温煅烧而制成烧结料 ； 当原料达不到要求的密度时，根据品格活化理论，可采用二步煅烧的方法，制取高密度的原料。所谓二步煅烧就是先将原料轻烧一次，制得活性较大 （ 即晶格结构缺位较多 ） 的粉料，经适当处理后压成球，再进行高温煅烧，通过固相反应而达到死烧。这种方法，工艺虽复杂，但所得原料制砖后砌在转炉对上，可使炉龄显著提高。因此，各国普遍采用二步煅烧工艺制造转炉砖用的耐火原料，从而提高了砖的体积密度及其它性能。

在制造转炉炉衬砖时，一般以结合剂或浸渍的方式加入碳， 或者 另加适量的鳞片状石器等。常用的结合剂品种有煤焦油沥青、石油沥青，石蜡和树脂等，这些物质在常温时，能使砖坯产生暂时的结合强度，也可防止白云石质原料颗粒的粉化 ； 在高温时，能使耐火原料颗粒间形成碳键结合，提高砖的高温性能。同时，碳不易被熔渣湿润，可降低炉衬的蚀损速度。对于白云石砖来说，有碳素物质存在时，渣中的 Fe2O3 不与 CaO 发生反应，而是被还原成 FeO ，并被吸收在镁富氏体的固熔体中。反之，两者将发生反应，生成 2CaO· Fe2O3 或 Ca0· Fe2O3 等低熔点物质，影响使用效果。

沥青浸渍碱性砖，其碳素均匀地分布在砖基质的全部细小气孔中，体积密度和碳含量均有提高，高温强度得到改善，抗渣性能有较大的提高。因此，日本和西德等国家的浸渍碱性砖的比例，有增加的趋势。下表 为西欧转炉炉衬砖的典型性能。

最近一年来，西欧由于炉外精炼和连续铸锭等技术的发展，出钢温度有较大提高， 氧 气转炉操作条件日趋步刻，因此其炉衬普遍采用能白云石砖或镁砖与白云石砖混合砌筑，同时砖的 质量 也有所提高。

下表 为美国和苏联氧气转炉炉衬砖的性能。

综上所述，氧气转炉炉衬砖材质主要是含碳的碱性耐火材料，其品种有焦油结合砖、低温处理焦油结合砖、烧成砖、焦油沥青浸渍砖及低温处理浸渍砖、镁碳砖等，性能指标普遍有所提高，见下图 所示。

另外， 氧 气转炉炉衬损毁时，各国普遍采用耐火喷涂料进行补炉，能提高炉龄，增加产钢量。因此，氧气转炉用耐火喷涂料的品种和用量均有所增加，并将进一步发展。同时，耐火喷涂料的质量也有所提高，喷涂设备不断更新。