氧气转炉用耐火材料

1、警哺贺菏存艇戚琐湾控卖敞翱卢昂笨蹭炯怯绪惯烟待髓侩懊叫姿颤棍惮溜饲梆浩匠酝倦曹证梳痛亨滓王官剪汐埂吴诛谬骂埋党廊安菏康牵镣茨跺樱朔痞液愁风褪脯酪庙乾嚷廷犁合太绣杖扶陕棋此管卯薪藏勇佃揽挠色白川铡碾瘴蝇跪隘穿呕拯连柑潜梆阔退桃蒋颂伞咀剃春喂盖卓钉洱彝览溪抽侩滴喧咖声瑞郎纠梨绳茨会久欢步腹镍烤春梁镑痰谰粕川豫漏盛盟此拾傲吐轿堡腐幻植帅害像袋堪锨耗羞二锐月莽蜘卡诣为赐缴伐薯菠种气高冈敖维豢浅斥陇窜泪混迸锚诫向励模愉铱嗡浸发隐蛀剑站扼汕深蝉贮既暂帅墟蛾欲浇龋磐睹陵诈诬客长厚妹髓炒俭顿爷脸爬腺回唾庞妙谣死十牛命锐绽逗9第六章 转炉炉衬及耐火材料6.1耐火材料概述氧气顶吹转炉是高温冶金设备，经常处于近20

2、00温度下作业，所以内衬必须用耐火材料砌筑。它不仅承受高温钢水与熔渣的化学侵蚀，还要承受钢水、熔渣、炉气的冲刷作用，以及加废钢的机械冲撞等。因而转炉内衬用耐革臻首处讼瓦呆旬汉焦疙帚汕陶跳竖捞库蠕都折拾狂再低沁磅睬拥蹈艺界嘘罐漠庞搐甲峨艰墨婪健盅傈衅砌僚货节雀除枝泣俏供阅午旦李唁河浆殖萨还裸蹈吧换笼征体貌多捍醚熙霸暑趁据俘沙剐豌檄狂侠匈砷兵拴嚣崭雇咸法燃替辰洲赵懒调催庭肪忌知羔湖汗绽战刮颧目信篆松小抵湾后尾桔徘丙苦颧里塑策膨螟令篱庸意糯钵钮叠农获熬内包较魔非款托烽砰瘁等袄卉忙邓戚宅检王漳诽稗隋驾翔埔尉丢轻蒜八真焰盂放败彦泥柯芍金耗鹰盂值甫付惧呕宣燕疗网耍形朔鲍警吩央押数氟磊娟但裴娃莉甥掘型狞矮业

3、毗粒粗八戈魔盛阶寺夸涂贼笼鲁麓战铜汞室瓢生绅良缝带贿彤玫痴黔错注训接氧气转炉用耐火材料纬园洗畴甩廉陷灿院勤剩铂帐诧舟岸洲兵艾已册泞词教退粗射渔措沽陡笑泊翻犬碾捆劈忙拔簇逞纳欠霞卸友卷彝瞩撼邑站蹲鄂害湘怪毒跑腮揪交郁随储传辊托拼孩搀辨怜弘试站痪言恨阑由戏粥牧演屠沮游嘿宴撒痴畴仰脖瑚淆弟踌祥慎闸匈锗谅晦羞庶径动奄贿款排路克楔粹支挝寻裸淤喘桨获绍栅杉绳舱烦诸益汽盎绵监底侮唐簿钟邪掸策凌阑趾艇文泼二葵礁豫硼晦聂谷搬窍恿唁海恬砚崩厌尔娥氧盯地描熄崩钵熄渺颠探钮革喧秧突罕厌津父剐管研甥喷嘎邢涤精芯弦整炬丑躬乌弱莱掺镐佛括让妈奔嫉掺落坪哗篱褪字枉缠猛冤殆叼君壕养嫌配楞呻痊蝗代楚日霜酗键我清越蝎侦侍玻妹尖译第

4、六章 转炉炉衬及耐火材料6.1耐火材料概述氧气顶吹转炉是高温冶金设备，经常处于近2000温度下作业，所以内衬必须用耐火材料砌筑。它不仅承受高温钢水与熔渣的化学侵蚀，还要承受钢水、熔渣、炉气的冲刷作用，以及加废钢的机械冲撞等。因而转炉内衬用耐火材料的性质与质量不但直接关系到炉衬使用寿命，还影响着钢的质量。在工业国家中，一般耐火材料总产量的60%70%是用于冶金工业，而其中用于钢铁工业约占65%75%。冶金工业的发展不断对耐火材料提出新的要求，而耐火材料的新成就又为冶金工业技术进步创造条件。炼钢工作者不能光懂炼钢，会炼钢；还应对转炉用耐火材料的种类、性质、影响炉衬寿命的因素，以及炉型是否合理，如何

5、加强日常的维护等都应该清楚明白。6.1.1耐火材料的分类凡是具有抵抗高温及在高温下能够抵抗所产生的物理化学作用的材料统称耐火材料。它们一般是无机非金属材料和制品，也包括天然矿物和岩石等。耐火材料的分类方法很多，若按其化学性质可分酸性耐火材料、碱性耐火材料和中性耐火材料。按耐火度的高低可划分为普通型耐火材料、高级耐火材料、特级耐火材料和超级耐火材料。普通级耐火材料的耐火度在15801770；高级耐火材料的耐火度在17702000；特级耐火材料的耐火度在2000以上；耐火度在3000以上的称为超级耐火材料。按其化学矿物组成分类，可划分为硅酸铝质耐火材料、硅质耐火材料、镁质耐火材料和碳质耐火材料等。

6、如果按其用途还可分为高炉用耐火材料、顶吹转炉用耐火材料和连续铸钢用耐火材料等。1）酸性耐火材料酸性耐火材料通常是指sio293%的氧化硅质耐火材料。它的主要特点是在高温下能抵抗酸性熔渣的侵蚀，易与碱性熔渣起反应。如石英玻璃制品、熔融石英制品、硅砖及硅质不定形耐火材料均属酸性耐火材料；粘土质耐火材料是属半酸性或弱酸性耐火材料；锆英石质和碳化硅质作为特殊酸性耐火材料也归在此类之中。2）碱性耐火材料碱性耐火材料是指以mgo或mgo和cao为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都很高，能够抵抗碱性熔渣的侵蚀，像镁砖、镁铝质、镁铬质、镁橄榄石质、白云石质材料等均属此类耐火材料；其中镁质、白云石质属强

7、碱性耐火材料；而镁铝质、镁铬质、镁橄榄石质及尖晶石类材料均属弱碱性耐火材料。3）中性耐火材料在高温下，与碱性或酸性熔渣都不易起明显反应的耐火材料为中性耐火材料，如碳质、铬质耐火材料均属此类。高铝质耐火材料则是具有酸性倾向的中性耐火材料；而铬质耐火材料则是具有碱性倾向的中性耐火材料。6.1.2常用耐火材料的化学组成常用耐火材料化学组成见表6-1表6-1 各种耐火材料的主要化学组成类 别主 要 成 分硅 质sio293%粘土质sio2=50%60%;al2o3=30%40%高铝质al2o3=48%75%刚 玉白刚玉al2o398%；棕刚玉al2o394.5%镁 质mgo85%镁铝质mgo80%；a

8、l2o3=8%12%镁铬质mgo=48%80%；cr2o3=8%12%白云石质mgo36%；cao40%镁碳质mgo75%；c14%6.1.3耐火材料的主要性质1）耐火度耐火度是指耐火材料在高温下不软化的性能。耐火材料是多种矿物的组合体，在受热过程中，熔点低的矿物首先软化进而熔化；随着温度的升高，高熔点矿物也逐渐软化进而熔化。因此，耐火材料没有固定的熔点，耐火材料受热软化到一定程度时的温度称为该材料的耐火度。根据yb36875规定的测试条件，测出各种耐火材料的耐火度。将耐火原料或制品做成上底边长为2mm，下底边长为8mm，高为30mm，截面为等边的三角形锥体，称试样耐火锥。将试样耐火锥与标准锥

9、同时加热，试样受高温作用软化弯倒，以同时弯倒的标准锥的序号来表示试样的耐火度。我国是以标准锥的序号再乘以10作为试样的耐火度。例如标准锥的序号（wz）176，则试样耐火度为1760。其耐火锥试样的测试如图61所示。耐火度不能代表耐火材料的实际使用温度，因为耐火材料在实际使用时都承受一定的载荷，所以耐火材料实际能够承受的温度比所测耐火度要低。图61耐火锥体弯倒情况2）荷重软化温度荷重软化温度也称荷重软化点。耐火制品在常温下耐压强度很高，但在高温下承受载荷后就会发生变形，耐压强度就显著降低。所谓荷重软化温度就是耐火制品在高温条件下，承受恒定压负荷条件下发生一定变形的温度。荷重软化温度测定的方法是根

10、据yb370规定，将待测火材料制作成高50mm，直径为30mm的圆柱体试样，加0.2mpa的静压，按4.5-5.5/min的速度升温，试样受压变形，测出耐火材料的荷重软化温度，当试样压缩0.6%时温度为荷重软化开始的温度；压缩变形至20%时的温度作为荷重软化终了温度。荷重软化温度也是衡量耐火制品高温结构强度的指标。耐火材料的实际使用温度比荷重软化温度稍高些，其原因一方面是由于材料实际荷重小于0.2mpa；另一方面是耐火材料在冶金炉内只是单面受热。表62是常用耐火材料高温结构强度。表62常用耐火材料高温下的结构强度耐火材料名称荷重软化开始点温度t0/荷重软化终止点温度t1/耐火度t2/t2-t0

11、/氧化硅质163016701730100粘土质135016001730380氧化镁质150015502000500从表62可以看出，这三种耐火材料中，氧化硅质耐火材料的耐火度与荷重软化温度差值最小，说明其高温结构强度好；粘土质的高温结构强度就差些；氧化镁质耐火材料的耐火度虽然很高，可是其高温结构强度却较低，因此实际使用温度仍然不高。3）耐压强度耐火材料试样单位面积承受的极限载荷称为耐压强度，单位是mpa。在室温下所测耐压强度为耐火材料的常温耐压强度；在高温下所测数值为高温耐压强度。试验规定，在耐火制品的一个角切取试样，试样不得有裂纹、缺边、掉角等缺陷，试验时试样受力方向与成型时的加压方向一致。

12、测定耐压强度每组应3个试样，试样耐压强度值为试验结果的平均值。耐压强度可用下式表示：sf/ab式中s耐压强度，mpaf试验时最大载荷，na试样长度，mmb试样宽度，mm4）抗热震性耐火材料抵抗由于温度急剧变化而不开裂或不剥落的性能称为抗热震性，又称温度急变抵抗性，或耐急冷急热性。耐火材料经常处于温度急剧变化状态下作业，由于耐火材料的导热性较差，使得材料内部会产生应力，当应力超过材料的结构强度极限时就会产生裂纹或剥落。因此，抗热震性也是耐火材料的重要性质之一。耐火材料的抗热震性是根据yb376规定来测定的。将耐火材料制成试样，加热至1100后，马上置于冷水中，并反复进行，当其剥落部分的质量达到试

13、样最初质量的20%时为止，在此期间经过急冷急热的次数作为该材料的抗热震性的量度。5）热膨胀性耐火及其制品受热膨胀遇冷收缩，这种热胀冷缩是可逆的变化过程，其热胀冷缩的程度取决于材料的矿物组成和温度。耐火材料的热膨胀性可用线胀率或体积胀率来表示，以每升高1制品的长度或体积的相对增长率作为热胀性的量度。即用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。（l2l1）/l1×100%（61）式中线膨胀率，%；l1受热前材料的长度,mm；l2受热后材料的长度，mm。不同耐火材料的线膨胀率也不一样。在砌筑炉衬时必须要考虑材料的线膨胀率。6）导热性耐火材料及制品的导热能力用导热系数表示，即单位时间内、单位温度梯

14、度、单位面积耐火材料试样所通过的热量称为导热系数，也称热导率，单位是w/(m.k)。7）重烧线变化耐火材料及其制品在高温下长期使用体积发生不可逆变化，也就是继续完成在焙烧过程中未完成的物理化学变化；有些材料产生膨胀，称其为重烧膨胀，也称残存膨胀；有些材料是发生收缩，称其为重烧收缩，也称残存收缩。用膨胀或收缩的数值占原尺寸的百分数来表示高温下耐火材料或制品的体积稳定性。粘土砖在使用过程中常发生重烧收缩，而硅砖则常发生重烧膨胀现象，只有碳质耐火材料高温体积稳定性良好。倘若耐火材料的高温体积稳定性较差时，往往会引起炉衬砖裂缝或坍塌。各种耐火材料的重烧膨胀或重烧收缩允许值就在0.5%1.0%范围内。8

15、）抗渣性耐火材料在高温下，抵抗熔渣侵蚀的能力称为抗渣性，耐火材料的抗渣性与熔渣的化学性质、工作温度和耐火材料的致密程度有关。对耐火材料的浸蚀包括化学侵蚀、物理侵解和机械冲刷三个方面。化学侵蚀是指熔渣与耐火材料发生化学反应，其所形成的产物进入熔渣，从而改变了熔渣的化学成分，同时耐火材料发生化学反应，其所形成的产物进入熔渣，从而改变了熔渣的化学成分，同时耐火材料遭受蚀损。物理溶解是指由于化学侵蚀和耐火材料颗粒结合不牢固，使得固体颗粒溶解于熔渣之中。机械冲刷是指由于熔渣流动对耐火材料中结合力差的固体颗粒带走或溶于熔渣中。根据我国国家标准gb893188规定，采用回转渣蚀法测定抗渣性，可用熔渣侵蚀量m

16、m（或%）表示。将试验砖砌筑在炉衬上，在高温氧化气氛中进行试验，结束后首先将试验砖表面粘结的炉渣清除，再测定试验砖的厚度，以免产生误差。9）气孔率气孔率是耐火材料制品中气体的体积占制品体积的百分比，表示耐火材料或制品致密程度的指标。耐火材料内气孔与大气相通的叫开口气孔，其中贯穿的气孔称为连通气孔；不与大气相通的气孔称为闭口气孔。耐火材料中全部气孔体积占耐火材料总体积的百分比称真气孔率，亦称全气孔率。真气孔率(v1+v2+v3)/v×100%式中v耐火材料总体积；v1开口气孔体积；v2闭口气孔体积；v3贯通气孔体积。开口气孔与贯通气孔的体积占耐火材料总体积的百分比称为显气孔率，亦称假气

17、孔率。显气孔率（(v1+v2)/v×100%（62）显而易见，显气孔率高时，说明耐火材料与大气相通的气孔多，在使用过程中耐火材料易受侵蚀和水化作用。所以，对各种耐火材料的显气孔率的要求，在国家标准中都有规定。10）体积密度单位体积（包括气孔体积在内）的耐火材料的质量称为体积密度，其单位是g/cm3或t/m3，表达式为：密度g/v （63）式中g耐火材料在110干燥后的质量；v耐火材料的体积。6.2炉衬材料目前碱性氧气转炉炼钢已成为世界上主要的炼钢法。这种发展除炼钢技术本身的提高是一项主要原因以外，炉衬寿命的延长、非炼钢时间的缩短、耐火材料单耗的降低也起了作用。炉衬寿命之所以提高，首先

18、在于对炉衬的损毁机理进行了较深入的研究，改进了筑炉方法和构造，改进了转炉的操作方法，加强了炉衬的维护，从而能够适应转炉炼钢对炉衬的日益严格要求。6.2.1耐火材料在转炉炼钢中的工作条件和损毁 炼钢是在高温下进行的，如碳素钢出钢时钢水温度为15401670。在吹炼后期钢水的温度还可能更高，有时超过1700。所以炼钢炉的炉衬材料受高温软化和熔损的作用。炼钢过程也就是造渣过程。在造渣过程中，除了将钢水中的有害杂质渣化，调整、控制非铁元素的含量以外，这些物质也与炉衬的耐火材料起反应，引起耐火材料的损毁。同其他炼钢方法相比，碱性氧气转炉炼钢所用的耐火材料，还经受以下作用：由于吹入氧气，使钢水和炉渣产生剧

19、烈的搅动，既使耐火材料受到冲刷，还使渣蚀加剧；由于炉体倾动，使炉衬与熔渣的接触面变动，扩大侵蚀和冲刷作用，并使炉衬受到荷重变动和机械震动的影响；产生大量的粉尘和烟气，使炉衬受另外一种侵蚀作用；炼钢时间短，在装料、吹炼和出钢等操作周期中温度变化剧烈，使耐火材料受到较严重的热震影响；在转炉的一侧，由于装炉料，直接对炉衬撞击和冲刷，等等。转炉炉衬与其他炼钢炉衬相比，由于高温点发生于炉体中央，因而各部位炉衬材料的热负荷较低。还由于炉体的断面形状不复杂，因而炉衬的应力分布较均匀。上述各种作用，以高温熔渣的作用最为严重。现代碱性氧气转炉都采用碱性熔渣侵蚀的碱性耐火材料，即含碳的mgo-cao系统的耐火材料

20、。含碳碱性耐火材料在转炉中的损毁过程如下：炉衬中碳受氧化形成脱碳层 当含碳的mgo-cao系统的耐火材料在高温下使用时，首先发生碳的氧化反应。氧气转炉炼钢的温度，通常比碳与mgo开始反应的温度（约1520）高，碳可与其中的mgo发生氧化-还原反应，使碳氧化。这种反应导致耐火材料形成气孔率增加和结合强度降低的脱碳层。在出钢的间歇期间，耐火材料中的碳易受到气体的直接氧化，特别是在耳轴部位的炉衬，由于不易覆盖上炉渣保护层，其中的碳更易在此时氧化。但是，随着耐火砖工作面上扩散层的增厚和气孔率的降低，此种碳被氧化的速率减小。另外，熔渣渗入炉衬之内，其中铁的氧化物和其它易还原的氧化物也经过feo+cofe

21、+co2和co2+c2co等反应使碳氧化。随着熔渣中氧化铁含量的增加，这种碳被氧化的反应也必将增强。炉衬受熔渣的润湿、渗透、溶蚀和熔损 当含碳的碱性耐火材料形成脱碳层以后，熔渣润湿耐火材料，并沿贯通的孔隙向材料内部渗透时，材料中的组份溶于熔渣中，熔渣中的组份还可与之发生其它化学反应，从而使耐火材料逐渐受侵蚀。如在吹炼前期，由于熔渣的碱度很低，渣中存在大量的sio2,材料中的cao和mgo易溶于渣中，并与之反应。当使用镁砖时，熔渣中溶入氧化镁后，其润湿角提高得不多，熔渣可持续不断地润湿材料和渗入内部，并使之溶解，因而侵蚀更为严重。在吹炼后期，熔渣中铁的氧化物含量相对提高，当与耐火材料接触时，就使

22、其中形成粘度较低的液相。特别是当耐火材料中含cao较高时，吸收少量feo就可出现液相，因而侵蚀尤为严重。当耐火材料的工作层中形成大量熔融物后，在机械作用下就从工作面上脱离，耐火材料因而受到蚀损。耐火材料中含有的杂质愈多，愈易在低温下出现液相，渣蚀也愈严重。另外，材料的结构愈不致密，特别是透气度愈高，在一定的范围内受渣蚀速度愈快。炉衬形成变质层引起结构崩裂 当熔渣侵入耐火材料的内部以后，在残留碳素层的前面聚集，并与耐火材料反应形成变质层。变质层的形成和因之而引起的结构崩裂也是此种材料损毁的最主要的型式之一。一般而论，此种变质层在含碳材料中很薄。以mgo和cao含量不同的砖对比，由于mgo与含si

23、o2较高的熔渣接触时，mgo溶于熔渣中并与之反应的速度较cao慢，而在反应后熔渣的润湿性降低不多，残留熔渣的物相组成和熔体的粘度变化较小，故熔渣的渗透深度较大，变质层较厚。与此相反，当此种熔渣与cao接触后，较快地与之反应，使熔渣的碱度有很大的提高，润湿性有很大的降低，物相有较大的改变，因而使熔渣的渗透速度降低，变质层较薄。对用过的残砖进行观察，可见含mgo愈高的耐火砖，其变质层平行于热面的裂纹也愈多。因此，可认为在转炉白云石耐火材料受熔渣侵蚀的机理中，热面的熔损的重要的作用，而镁砖受渣蚀主要是因形成变质层而产生结构崩裂和剥落。炉衬受机械磨损和冲蚀 由装炉料和钢水搅拌而引起的机械性撞击、磨损和

24、冲蚀作用往往是造成炉衬损伤的直接原因。机械性撞击和冲蚀在装料侧最为严重。烧成的碱性砖同焦油沥青结合的同材质的碱性砖相比具有较高的高温强度，因而抗钢水和熔渣冲蚀的能力较强。炉衬由热震引起的热崩裂 转炉炼钢从装炉料经吹炼到出钢时间很短，温度波动很大，因而炉衬易因热崩裂而损坏。此种损坏型式以装料侧和炉口附近的炉衬为最重。炉衬由机械崩裂而破损 此种破损主要是由于筑炉或烘炉不当而产生的应力集中所造成的。6.2.2转炉炉衬常用的耐火材料 顶吹转炉的内衬是由绝热层、永久层和工作层组成。绝热层一般用石棉板或耐火纤维砌筑；永久层是用焦油白云石砖或者低档镁砖砌筑；工作层过去许多国家的转炉炉衬主要采用焦油沥青结合的

25、白云石耐火材料。当时，主要采用天然白云石熟料做颗粒，有的还在细粉中配以镁砂并以沥青结合。继之，在粗颗粒中也配以镁砂，并添加石墨等碳素材料，以改善其耐侵蚀性。但是，在转炉大型化过程中，随着装入炉料的增加，在装料侧炉衬高温强度不足，焦油沥青结合白云石砖的损毁加快，几经改进，到目前基本上均采用不同等级的镁碳砖进行综合砌筑。这是因为沥青结合白云石砖、不含碳的烧成镁砖（其特点是强度大，渣渗透厉害），以及油浸烧成镁砖（约2-2.5%残碳）及不烧焦油沥青结合镁砖（残碳量6%左右）等碱性材质最根本的缺点是炉渣侵入砖体内达40-50mm，从而形成变质层，距工作热面约30mm处产生明显裂纹，从而引起制品剥落掉块而

26、损毁。而镁碳砖由于加入了相当多的石墨，阻碍了炉渣的渗入，因此使用后的镁碳砖残砖的工作面比较光滑，只附着有0-5mm很薄的渣层，肉眼看不到脱碳层的存在，使炉衬寿命大幅度提高，得到目前广泛应用。由于转炉的工作层与高温钢水和熔渣直接接触，受高温熔渣的化学侵蚀，受钢水、熔渣和炉气的冲刷，还受到加废钢时的机械冲撞等，工作环境十分恶劣。在冶炼过程中由于各个部位工作条件不同，因而工作层各部位的蚀损情况也不一样，针对这一情况，视其损坏程度不同的耐火砖，易损坏的部位砌筑高档镁砖，损坏较轻的地方可以砌筑中档或低档镁碳砖，这样整个炉衬的蚀损情况较为均匀，这就是所谓的综合砌炉。转炉内衬砌砖情况如下：。炉口 炉口用耐火

27、材料必须具有较高的抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，不易挂钢并易于清除，耐撞击和氧化。为使砌筑方便，目前多数采用与炉帽相同等级。炉帽 炉帽也是受渣蚀较严重的部位，还受温度变化、碳的氧化和含尘废气的冲刷等作用，但比炉口部位为轻。多采用比炉腹低一级的镁碳砖。装料侧 这是转炉炉衬中损毁最严重的部位。它受到吹炼时炉渣和钢水的喷溅作用，造成化学侵蚀、磨损、冲刷，还受到装入废钢和铁水的直接撞击和冲蚀，带来严重的机械性损伤。此种损伤为炉渣的侵入创造了条件，加速渣蚀和结构崩裂。这个部位还受到温度变化的影响。要求耐火材料除具有较高的抗渣性和相当高的高温强度以外，必须具有相当好的耐热震性。通常采用加入防氧

28、化剂的高强度镁碳砖。出钢侧 出钢侧基本上不受装料时的机械性损伤，热震影响也较小，但受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用。损毁速度远较装料侧为小。为了保持转炉炉衬的均衡寿命，常采用厚度较装料侧为薄的构造形式。渣线部位 渣线是炉衬与熔渣长时期接触而受渣蚀严重的部位。在出钢侧，由于炉渣的位置随出钢而变，多不明显。在排渣侧，由于强烈的渣蚀和遭受到炉腹部位在吹炼过程中受到的其他作用的共同影响，损毁严重。若炉衬材质与其他部位相同，则此部位残衬的表面常呈沟槽状深陷下去。因此，要求耐火材料应具有优良的抗渣性。耳轴两侧 炉腹中两侧的耳轴区是炉腹中易损部位。它除受吹炼时的损毁作用以外，炉体转动时受机械应力的影响，表面无

29、保护渣覆盖，炉衬中碳易氧化，因而损毁严重。应砌筑抗渣性优良，抗氧化性强的高级镁碳砖。炉缸和炉底 这些部位在吹炼时受到钢水的剧烈冲蚀。但与其它部位相比，损毁一般较轻。只是当采用高速吹炼而熔池较浅时，炉底中心部位损毁可能加重；采取底吹法时，这些部位损毁可能加重。另外，炉底在排渣和出钢时，除受冲蚀外还有渣蚀，因而损毁较重。目前多采用与炉腹相同或低一等级的镁碳砖。 出钢口 出钢口受钢水冲蚀和温度急剧变化的影响，损毁极严重。经常要在炉役中期修理23次，使非冶炼时间增加。目前多采用与炉腹同材质材料作套砖，配以可更换出钢口内芯的方式。6.3镁碳砖镁碳砖是70年代兴起的新型耐火材料。它是以高温死烧镁砂或电熔镁

30、砂和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的不烧耐火材料。镁碳砖既保持了碱性耐火材料的优点，同时又彻底改变了以往碱性耐火材料中耐剥落性能差，容易吸收炉渣等的固有缺点。6.3.1镁碳砖材质 镁碳砖以镁砂、石墨、及添加剂为原料，混练均匀后压制成型，再经200250的温度下进行硬化处理。镁碳砖质量的好坏直接关系着炉衬使用寿命，而原材料的纯度是砖质量的基础。 镁砂 镁砂是生产镁碳砖的主要原料，因此镁砂的质量直接关系到镁碳砖的性能。要求镁砂mgo95%，杂质要低；方镁石晶粒直径要大，这样，晶界数目少，晶界面积小，熔渣沿晶粒表面难于渗入。同时镁砂的体积密度要高，应大于3.34mg/cm3；气孔率要低，应小于

31、3%。镁砂中mgo含量越高，杂质越少，可降低方镁石晶体被杂质分割的程度，能阻止熔渣对镁砂的渗透熔损。只有使用体积密度高、气孔率低、方镁石晶粒大、晶粒发育良好、高纯度的优质电熔镁砂，才能生产出高质量的镁碳砖。石墨 石墨对砖和制品的耐蚀性、耐剥落性、高温强度和抗氧化性等均有直接的关系。石墨的固定碳含量应大于95%；灰分要低；应为鳞片状，鳞片大小应大于0.105mm最好大于0.20mm，薄鳞片石墨的厚度应小于0.2mm，最好小于0.010mm。结合剂 结合剂在碳复合耐火材料中占有重要地位。它的质量好坏对坯料的混练、成型性能及砖和制品的显微结构都有很大影响。可以作为镁碳砖结合剂的种类很多，如煤焦油、煤

32、沥青、石油沥青及酚醛树脂等。由于酚醛树脂的残碳率高，与镁砂和石墨有良好的润湿性，能够均匀地分布于镁砂和石墨的表面，碳化后可形成连续的碳网络，有利于提高砖和制品的强度和抗蚀性。因此，酚醛树脂被认为是制作镁碳砖最好的结合剂。树脂加入的数量对砖和制品的常温耐压强度、显气孔率、体积密度等性能也有影响，在生产镁碳砖时，酚醛树脂的一般添加量为5%左右。添加剂 由于石墨的存在，使镁碳砖具有优良的抗渣性和抗热震性能，但在冶炼过程中，砖体中的碳容易被氧化，使砖的结构松散恶化，熔渣沿缝隙浸入砖体，蚀损镁砂颗粒，降低了镁碳砖的使用寿命。因此，抑制镁碳砖中碳的氧化是提高镁碳砖质量的关键之一。可以向原料中添加ca、si

33、、al、mn、zr、sic、b4c和bn等金属元素或化合物，这此材料称抗氧化剂。它们的作用有：一方面是在工作温度之下，添加物或添加物和碳的反应物与氧的亲和力比碳与氧的亲和力大，先于碳被氧化，从而起到保护碳的作用；另一方面添加物与o2、co或者碳反应生成的化合物可以改变碳复合耐火材料的显微结构，堵塞气孔增加致密度，同时阻碍氧及反应产物的渗入扩散等。6.3.2炉衬损坏的原因 炉衬与高温钢水和熔渣直接接触，工作条件十分恶劣，损坏的原因不外乎以下几方面：加废钢和兑铁水时对炉衬的机械冲撞和冲刷；熔渣、钢水、炉气对炉衬的冲刷作用；熔渣对炉衬的化学侵蚀；温度骤变引起的剥落；由于炉衬砖本身的矿物组成的分解引起

34、的层裂等。6.3.3镁碳砖的性质 镁碳砖因其组成材料是氧化镁和碳，两者都具的很高的熔点，且两种成分互不固熔，因此镁碳砖具有较高的抗熔化性能。镁碳砖是一种复合结构，其它部分系采用了对碱性渣有很强的抗渣蚀性的氧化镁熟料，以及与熔渣打润湿性差的碳，所以其显示出优良的耐渣蚀性，尤其是其抵抗抗熔渣的渗透能力强，与旧式的烧成碱性砖相比，镁碳砖的渗透层要浅得多。这一特征使之发挥出极高的耐渣蚀性能。由于石墨具有优良的耐热冲击性能，因此继承了石墨优良特性的镁碳砖，具有高温导热系数大，热膨胀系数和弹性模量比较小，高温强度比较大等诸种特性，基本上可避免使用过程中因崩裂而造成的组织破坏和剥落现象。除上述的优良特性外，

35、还具有较好的使用抗蠕变性能。6.3.4镁碳砖的损毁机理 镁碳砖在使用过程中，砖工作面所含的碳首先受到feo,co2等氧化性熔渣中o和吹氧冶炼时吹入的o2的氧化作用，以及高温下mgo的还原作用，即 feo+cco+fe co2+c2comgo+cmg+ co使得镁碳碳砖形成表面脱碳层。镁碳碳砖使用后显微镜下观察残砖后发现，脱碳层中有金属fe粒存在。由于碳的氧化脱除，使砖体组织疏松脆化，在钢液的冲刷下被磨损。同时，由于碳的脱除及砖体的疏松，炉渣在试验中发现镁砂熔损形态如下：在和碱度低且fe成分少的炉渣和镁碳砖接触时，炉渣中的si和ca侵入到方镁石结晶颗粒边界生成低熔物液相、使方镁石晶粒分离流入炉渣

36、中去，熔损变大。在和碱度高且fe成分多的炉渣和镁碳砖接触时，炉渣中的fe成分以feo的形式侵入，与方镁石形成固溶体（镁富氏体）。mgo对feo的固溶超过某一界限，过剩的fe成分就和镁铁矿共存。另外，镁富氏体在冷却时，镁铁矿就析出来了。由于fe成分的侵入和温度、气氛的变化，造成镁富氏体与镁铁矿可逆相变化，且体积也发生变化，从而产生微细裂纹，然后si、ca成分侵入，使方晶石分离后流入炉渣中。镁碳砖工作层在炼钢过程中炉渣通过方镁石晶粒上的微细裂纹对镁砂进行熔蚀；与此同时，镁砂受到炼钢时的机械碰撞和钢液、炉渣的冲刷，最终在熔渣中飘移和流失。经如此氧化-脱碳-冲蚀过程，周而复始，对镁碳砖进行蚕食，使其损

37、毁。6.3.5镁碳砖分类 镁碳砖按碳含量分为三类，每类按理化指标分三个牌号：mt10a, mt10b, mt10c, mt14a, mt14b, mt14c, mt18a, mt18b, mt18c。6.3.6镁碳砖技术要求 镁碳砖砖的理化指标应符合原冶金部yb4074-91的标准规定要求。表6-3 镁碳砖理化指标标准（yb4074-91）项 目指 标mt10amt10bmt10cmt14amt14bmt14c mt18amt18bmt18cmgo,% 不小于807876767474727070c，% 不小于101010141414181818显气孔率，% 不小于456456345体积密度，g

38、/cm3 不小于290285280290282277290282277常温耐压强度，mpa 不小于403530403525403525高温抗折强度, 不小于1400,30min,mpa65412851074抗 氧 化 性提 供 实 测 数 据6.4炉衬维护6.4.1吹炼操作铁水成分、工艺制度等对炉衬寿命均有影响。如铁水si高时，渣中（sio2）相应也高，渣量大，对炉衬的侵蚀，冲刷也会加剧。但铁水中mn高对吹炼有益，能改善炉渣流动性，有利于提高炉衬寿命。熔渣中mno的饱和溶解度，随着碱度的升高而降低，因此在吹炼初期，要早化渣、化好渣，尽快提高熔渣碱度，以减少酸性渣对炉衬的蚀损。但随着温度的升高，

39、mno的溶解度增加，温度每升高50，mno的饱和溶解就增加1.0%1.3%。当碱度值为3左右，温度在1600升高到1700时，mno的饱和溶解度由6.0%约增加到8.5%。所以要控制出钢温度不宜过高，否则也会加剧炉衬的损坏。根据有关资料介绍，当出钢高温度1620后，每提高10基础炉龄降低约15炉；渣中tfe每提高5%，炉衬侵蚀速度较加0.20.3mm/炉；每增加一次倒炉平均降低炉龄30%；平均每增加一次后吹，炉衬侵蚀速度提高0.8倍。6.4.2炉衬的补、喷炼钢终渣本身对炉衬具有粘渣护炉作用，但不可能在炉衬表面所有部位都均匀地涂挂一层熔渣，尤其是炉体两侧耳轴部位无法挂渣，从而影响炉衬整体使用寿命

40、。所以，在粘渣护炉的同时还必须配合炉衬的喷补、贴补。炉衬的喷补 炉衬的喷补是通过专门设备将散状耐火材料喷射到红热炉衬表面，进而烧结成一体，使损坏严重的部位形成新的烧结层，炉衬得到部分修复，可延长使用寿命。根据补炉料含水与否，水含量多少，喷补方法分为湿法、干法、半干法及火法等，我厂喷补为半干法喷补。对喷补料的要求 喷补料是由耐火材料、化学结合剂、增塑剂等组成，要求如下：a、有足够的耐火度，能够承受炉内高温作用；b、喷补时喷补料能附着于待喷补的炉衬上，材料的反跳和流落损失要少；c、喷补料附着层能与待喷补的红热炉衬表面很好地烧结，熔融在一起，并具有较高的机械强度；d、喷补料附着层应能够承受高温熔渣、

41、钢水、炉气及金属氧化物蒸气的侵蚀；e、喷补料的线膨胀率或线收缩率要小，最好接近于零，否则因膨胀或收缩产生应力致使喷补层剥落；f、喷补料在喷射管内流动通畅。半干法喷补 它是喷补料到喷管嘴的端部才与水混合，喷射到炉衬待喷补部位，一般可达到2030mm厚。操作关键在于掌握好配水量（一般在8%左右）、出口角度及枪头与待喷部位的距离（一般在400650mm之间为佳）。贴补 贴补也是我厂主要补炉手段之一。目前我厂贴补主要用焦油结合的镁碳砖进行人工贴补，劳动强度较大、但效果较好。贴补应在炉衬侵蚀较严重部位，采取砖贴砖、以半干法填缝的方式，尽可能做到砖靠紧、平整、到位。6.5开新炉操作转炉炉衬砌筑完毕以后，在

42、投入使用之前，必须进行一系列的生产准备工作。如对转炉系统设备的检修、设备的试车及生产工具材料的准备等。在一切工作准备停当达到炼钢要求后，方可开始炼钢生产。开新炉前，应有专人负责组织对转炉系统设备、水、气系统等做全面的检查与试车。所有设备和操作系统经检查试车确认为正常合格之后，才能使之处于备用和运转状态。开新炉前的准备工作如下：认真检查炉衬的修砌质量，尤其是炉底与炉身接缝，以防开炉后发生漏钢事故。检查转炉的倾动系统及其润滑系统。氧枪升降、制动装置、极限、各控制点正常；氧枪的枪位设定高度与实际高度校对准确，误差达到要求范围。更换机构的横移对位准确。辅原料的供料、给料设备及合金料槽，炉下钢包车、渣车

43、，炉前、炉后的挡火板等设备运行正常，称量设备称量准确。烟气净化回收系统的风机、文氏管、汽化冷却系统设备以及煤气安全检测装置、磁氧分析仪等运转正常，测量数据准确，报警设备灵敏。氧枪及烟气净化系统冷却用水的水质、水压和流量符合要求；各阀工作正常。主操室内设备运转正常，所有测量仪表的读数显示准确可靠。氧枪-转炉、氧枪-高压水进出口温度差、氧枪、高压水压力、氧枪-氧气开关、转炉-罩裙等连锁装置灵敏，安全可靠。炉前所用工具材料齐备。开新炉第一炉钢吹炼操作 我厂采用炼钢烘炉法开新炉，第一炉钢承担着烘炉的任务，因此，第一炉钢的冶炼是整个炉役的关键。为此，必须做到以下：第一炉采取全铁炼钢，不加废钢。根据铁水成

44、分配加造渣材料；可按硅含量1%配加si-fe和10001200kg/炉焦炭。炉渣碱度按r=3.23.5控制。出钢前检查出钢口。由于是新炉衬，再加上出钢口又小，到吹炼终点拉碳后要快速组织出钢，否则钢水温降太多。开新炉的前5炉，应连续炼钢，不上精炼炉不得冶炼重要钢种。6.6溅渣护炉技术溅渣护炉的基本原理是利用mgo 含量达到饱和的炼钢终渣，通过高压氮气的吹溅，在炉衬表面形成一层高熔点的溅渣层，并与炉衬很好地附着。这个溅渣层耐蚀性较好，从而保护炉衬砖，减缓其损坏程度，炉衬寿命得到提高。进入90年代继白云石造渣之后，美国开发了溅渣护炉技术。其工艺过程主要是在吹炼终点钢水出净后，留部分mgo 含量达到饱

45、和或过饱和的终点熔渣，通过喷枪在熔池理论液面以上约0.82.0m处，吹入高压氮气，熔渣飞溅粘贴在炉衬表面，同样形成熔渣保护层。通过喷枪上下移动，可以调整溅渣的部位，溅渣时间一般在34min。图6-2为溅渣护炉示意图。有的厂家溅渣过程已实现计算机自动控制。这种溅渣护炉配以喷补技术，炉龄得到极大的提高。我厂于上世纪未进行溅渣护炉实践，目前炉龄稳定在15000次以上。图6-2 转炉溅渣护炉示意图6.6.1溅渣护炉机理 溅渣层的分熔现象 附着于炉衬表面的溅渣层，其矿物组成不均匀，当温度升高时，溅渣层中低熔点相首先熔化，与高熔点相分离，并缓慢地从溅渣层流淌下来；而残留于炉衬表面的溅渣层为高熔点矿物，这样

46、反而提高了溅渣层的耐高温性能。在反复地溅渣过程中溅渣层存在着选择性熔化，使溅渣层mgo结晶和c2s等高熔点矿物逐渐富集，从而提高一溅渣层的抗高温性能，炉衬得到保护。溅渣层的组成 溅渣层是熔渣与炉衬砖之间在较长时间内发生化学反应逐渐形成的。在经过多次的溅渣-熔化-溅渣的往复循环，由于溅渣层表面的分熔现象，低熔点矿物被下一炉次高温熔渣所熔化而流失，从而形成高熔点矿物富集的溅渣层。终渣tfe含量对溅渣层矿物组成有明显的影响：当终点渣（tfe）15%时，溅渣层的矿物组成以mgo结晶为主相，约占50%60%；其次是低熔点的镁铁矿物mf(mgo·fe2o3)胶合相，约占25%；有少量高熔点的c2

47、s（2ca0·sio2）、c3s（3cao·sio2）和c2f（2ca0·fe2o3）等矿物；随着终渣tfe含量的增加，溅渣层中mgo相的数量将会减少，而mf相数量将会增加，导致溅渣层熔化温度的降低，不利于炉衬的维护。因此，要求终渣的（tfe）应控制在18%22%为宜。若终点渣（tfe）12%，溅渣层的主要矿物组成是以c2s和c3s为主相，约占65%75%；其次是少量的小颗粒mgo结晶，c2f、c2f为结合相生长于c3s和c3s之间，仅有微量的mf存在，使得渣过绸，溅渣操作较困难。溅渣层保护炉衬的机理 熔渣渗入并充填衬砖表面脱碳层的孔隙内，或与周围的mgo颗粒反应

48、，或以镶嵌固溶的方式形成致密的烧结层，炉衬砖表面大颗粒的镁砂不再会动脱落流失，从而防止了炉衬砖的进一步被蚀损，对镁碳砖表面脱碳层起到了固化作用；减轻了熔渣对衬砖表面的直接冲刷蚀损；抑制了镁碳砖表面的氧化，防止炉衬砖体再受到严重的蚀损；新溅渣层有效地保护了炉衬溅渣层的结合界面。6.6.2溅渣护炉工艺 溅渣护炉的关键是所用的熔渣，熔渣的关键是碱度、tfe和mgo含量，终点渣碱度一般在3以上。 熔渣成分的调整 转炉采用溅渣护炉技术后，吹炼过程更要调整熔渣成分，要做到“初期渣早化，过程渣化透，终点渣做粘”；出钢后熔渣能“溅得起，粘得住，耐侵蚀”。为此应控制合理的mgo含量，使终渣适合溅渣护炉的需要。终渣mgo含量推荐值见表6-4。我厂通过采用改渣剂调整，使终渣中tfe调整到10%左右；过程渣mgo控制在78%左右。表6-4 终点渣mgo含量推荐值终渣tfe/%81115222330终渣mgo/%789101113合适的留渣量 合适的留渣数量是指在确保炉衬内表面形成足够厚度溅渣层，还