精炼钢包工作衬用耐火材料的发展与现状

钢精炼用耐火材料，尤其是炉外精炼的重要位置——钢包的工作衬的选择非常重要，其寿命长短不仅影响耐火材料的吨钢消耗以及炼钢成本，而且影响钢材的产量与质量。

精炼钢包工作衬用耐火材料的发展与现状

20世纪70年代之前，我国主要采用粘土砖、高铝砖等作为钢包的内衬材料，欧美等国家和地区因为其丰富的粘土资源，主要采用高铝砖。

为了提高抗碱性渣的能力能，随着含碳制品的发明，苏联和美国使用过低档铬镁碳砖。

到70年代，我国研发并开始使用磷酸结合的高铝质捣打料及浇注料，能大幅提高小型钢包寿命；欧美等国家和地区则主要使用中、低档的铝镁碳砖。

与此同时，日本通过在叶蜡石砖中加入锆英石来提高其抗侵蚀性，研制的锆质砖用于钢包渣线部位，效果良好。

20世纪80年代以来，随着二次精炼技术的不断进步，连铸比提高，出钢温度提高，钢水停留时间变长，钢包内衬材质也得到快速发展。

我国在80年代初研制了以矾土以及镁砂为主要原料，用水玻璃结合的铝镁不烧砖和铝镁浇注料，利用服役过程中矾土与镁砂细粉在工作面附近形成镁铝尖晶石来增强抗渣性，但使用过程中各层带之间易产生裂缝，以致层面剥落。

其后又研制了镁碳砖和铝镁碳砖，利用尖晶石的良好抗渣性以及石墨对炉渣的不浸润性，大幅度提高了钢包的使用寿命，但钢包散热量大，且易使钢水增碳。

在此阶段，欧美等国家和地区主要采用镁砖、白云石砖等碱性材料。80年代后期，由于锆质原料价格上涨，氧化硅会使钢水中杂质增多，日本大力研究铝尖晶石质浇注料在钢包中的应用。

总体而言，铝镁系浇注料在80年代得到较快的发展，高铝质、镁质、铝镁质、镁尖晶石质、铝硅质等内衬材质应运而生，但这些材料同时也存在其不足之处，如铝质浇注料的耐侵蚀性以及抗渣渗透性不好，镁质浇注料的抗渣渗透性较差以及热震稳定性不高。

由于低碳钢、不锈钢等特种钢的冶炼要求，含碳制品已难以满足钢的低碳需求。

20世纪90年代后，用于钢包内衬的无碳尖晶石质耐火材料因具有良好的耐蚀性和耐结构剥落性，得到了突飞猛进的发展。

我国从90年代开始开发低档的无碳尖晶石砖，使钢水在纯净度及保温性能方面有较好改善，之后又研制出高性能镁铝浇注料，它具有不含碳、耐侵蚀、高温体积稳定性好、施工省力等特点，在中小型钢包中使用普遍。

欧美等地区则研发了铝酸盐水泥结合的铝镁质耐火浇注料，取得了良好的使用效果。

日本也开发出以富铝尖晶石和氧化铝为基础的刚玉-尖晶石浇注料，抗炉渣渗透和抗结构剥落性好。

近年来，为适应高品质钢的冶炼以及钢包长寿的需要，加速对超微粉等结合的铝镁系无碳钢包衬进行研发，主要包括铝镁质、铝尖晶石质、镁铝质等预制块和整体浇注料等，但渣线处大部分仍需要使用含碳材料，后续将向钢包衬材质的无碳化和碱性化前行。

同时，鉴于高温工业能源和资源消耗尤为突出，钢精炼耐火材料轻量化也成为重要发展方向之一，主要采用轻质骨料配合致密基质制备而成。

多位研究学者采用湿法工艺，利用颗粒堆积法及原位成孔机制，制备了一系列显气孔率低、闭口气孔率高、孔径小的轻质刚玉骨料。

这种轻质微孔刚玉显气孔率均小于10%，闭口气孔率高于10%，中位孔径均在0.5μm以下，800℃时的导热系数分别比普通刚玉降低42%及56%，所制备的轻质刚玉气孔分布均较为均匀。

利用目前已工业化生产的轻量刚玉骨料制备轻质铝镁系耐火材料，将其性能与普通刚玉骨料制备的铝镁系耐火材料性能进行对比，发现与普通铝镁系耐火材料相比发现：

1.轻质铝镁系耐火材料体积密度明显较低；

2.体积稳定性优异；

3.机械强度相当，甚至有所提升；

4.热震稳定性明显增强；

5.隔热性能也有所改善。

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