? ? ?世界上煉鋼主要是轉爐煉鋼、電弧爐煉鋼。轉爐煉鋼占70％以上，電弧爐煉鋼正在發(fā)展，隨著廢鋼資源增加和電弧爐技術的發(fā)展和成熟，電弧爐煉鋼的比例在增加，在發(fā)達國家已達％以上，而工業(yè)化程度低的國家，廢鋼資源貧乏而電弧爐煉鋼比例較低。

　　1、轉爐用耐火材料

? ? 轉爐是以鐵水和廢鋼為原料，經過造渣、吹氧等脫除碳，以煉得符合要求的鋼水。

　　氧氣轉爐爐襯用耐火材料各國不盡相同，我國和日本傾向全部用不同品位的鎂炭磚，歐洲國家采用瀝青結合的鎂炭磚，含碳白云石(或鎂白云石)磚綜合砌爐。轉爐各部位受到不同條件的侵蝕，所要求選用的鎂炭磚也不同。在爐帽應該使用高抗氧化和高強的鎂炭磚為好；對于轉爐耳軸區(qū)，要求碳含量16％～18％的高強高耐侵蝕的鎂炭磚；對于渣線，選用優(yōu)質高抗侵蝕的鎂炭磚；對于裝料側，用高抗侵蝕和抗熱震的高強鎂炭磚；出鋼口用高強、高抗氧化的鎂炭磚。

　　目前轉爐修補維護的主要措施有：(1)對于前后大面，用鎂炭質熱自流修補料定期進行修補，對于耳軸和其他部位進行采用鎂質噴補料進行噴補；(2)濺渣護爐。

　　2、電爐用耐火材料

? ? 電爐主要是以廢鋼為主要原料而進行煉鋼的。把廢鋼、石灰等加入到爐內，通電時，在電極與廢鋼之間發(fā)生電弧而加熱爐料，進行一系列的冶金化學反應，把廢鋼煉成鋼。電爐主要有直流電弧爐、交流電弧爐和感應爐等。

　　A 直流電弧爐用耐火材料

? ? 直流電弧爐有三種基本類型，即ABB、Clecim和GHH，不同類型的直流電弧爐是根據(jù)底電極結構不同來劃分的，這說明了底電極的重要性。ABB類型的直流電弧爐的底電極是用導電耐火材料進行導電的，底表面風冷卻；而GHH是底埋設了很多小鋼針(直徑20—50mm的細鋼棒)，底表面也是風冷卻；而Clecim的底電極是1—4根粗鋼棒，并且下端用銅水冷套冷卻。

　　在這三種類型的基礎上，發(fā)展了鋼片型、噴水冷卻底電極鋼棒型以及鋼棒和銅棒復合底電極型等多種形式。

　　直流電弧爐底電極的壽命，實質上是耐火材料的壽命。對于Clecim底電極，電極套磚有鎂質的、鎂碳質的、鎂鋁質的和鎂鉻質的耐火材料。歐洲一般用無碳的堿性磚，而日本認為熱震穩(wěn)定性是極大問題，應該用高碳含量的鎂炭磚。為了進一步提高套桶磚的抗熱震性和抗侵蝕性，歐洲開始使用鎂鋁尖晶石材料和鎂鉻磚。Clecim底電極是依靠熱補來維持高壽命的，因此修補料和施工效果是極其關鍵的，目前使用的修補料主要為鎂質干式搗打料。

　　對于鋼針或鋼片底電極導電型的直流電弧爐，鋼針或鋼片之間用干式料的多，也有做成預制件的，主要為鎂質耐火材料。為提高壽命，現(xiàn)在日本有用MgO-C材料的。靠提高耐火材料的性能而大幅度提高底電極的壽命是不可能的。因此，近年來國外開展了熱補工作，所用的熱補料要求是導電耐火材料(把導電鋼針和鋼片埋住)，主要有鎂鐵導電搗打料、鎂碳質導電搗打料、鎂鈣碳質導電搗打料。

　　B 交流電弧爐用耐火材料

? ? 交流電弧的爐底用耐火材料早期用瀝青焦油鎂砂或鹵水鎂砂打結料搗打成了爐底，隨后更多地使用鎂磚和低檔次的鎂炭磚砌筑爐底，到20世紀90年代，我國開始使用爐底鎂鈣鐵系干式振動搗打料。它施工簡單、方便，不用烘烤，施工好后，可以直接煉鋼投入使用。該材料是鎂鈣鐵系干式振動搗打料。利用它含的低熔點的鐵酸鈣，在升溫到1200。12以上時，能快速燒結產生強度。在鋼水的液壓下能快速燒結收縮，其收縮達4％～5％，體積密度增加到3.0g／以上，具有特別好的抗侵蝕性和良好的使用結果。

　　一般小電弧爐爐墻用耐火材料主要用瀝青鎂磚、鎂炭磚、鎂砂補爐料。對于超高功率大電爐，電爐墻用優(yōu)質鎂炭磚，特別是渣線和熱點用性能非常高的優(yōu)質鎂炭磚，爐墻修補主要采用的是鎂質噴補料。它的作用是保溫和保護環(huán)境，以防止粉塵外逸。在2000。C以上電弧光輻射和電極拔出和插入時對電弧爐蓋三角區(qū)產生強烈的熱震和熔蝕，產生很大的熱應力進一步促進了三角區(qū)的電極孔表面和下部出現(xiàn)逐層剝落，這是電弧爐蓋破壞的主要原因。

　　小電弧爐爐頂一般用燒成高鋁磚，其使用壽命一般在60～120爐次范圍內。近年來，出現(xiàn)了不燒高鋁磚，高鋁澆注料預制件，使用壽命有的達到了150爐次以上；同時節(jié)約了能源和施了不燒高鋁磚，高鋁澆注料預制件，使用壽命有的達到了150爐次I；2Y_；同時節(jié)約了能源和施工簡單，減少了勞動強度。因此高鋁預制件的爐蓋逐步占據(jù)了主要位置，高鋁磚使用比例越來越少。

　　高功率、超高功率電弧爐頂電極三角區(qū)用剛玉質、鉻剛玉質和剛玉鎂質的澆注料和預制件。外圍頂一般用燒成高鋁磚或不燒高鋁磚，鎂磚以及鎂鉻磚。

　　出鋼槽，一般采用側式出鋼槽，我國普遍采用高鋁質，蠟石質，鎂質等不定形搗打料或澆注料預制的整體出鋼槽，也有用鎂炭磚，碳化硅磚砌筑。

　　20世紀80年代開發(fā)的爐底偏心出鋼口。由傾動式出鋼改為固定式出鋼，出鋼口磚為瀝青浸漬燒成鎂磚，管磚為鎂炭磚，端部為Al2O3-SiC-C磚或鎂炭磚。常用以鎂橄欖石為基質的粗砂作為引流料。

　　3、感應爐用耐火材料

? ? 一般感應爐比電弧爐小，主要用來冶煉鑄件和某些精密鑄件用鋼。近年來也有用它來冶煉不銹鋼的，它用耐火材料比較簡單，一般都是打結料。對于熔化鑄鐵的感應爐一般用石英質打結料，當冶煉某些精密鑄件的鋼時，就用鎂質、鋁鎂質、鎂鉻質和剛玉尖晶石質的干式打結料，也有使用硅鋁系搗打料，也有一些感應爐使用做好的現(xiàn)成坩堝。即在要開感應爐時，把做好的坩堝放在感應爐內，坩堝與感應線圈之間的間隙用干式打結料打實，這種方法更換方便，能提高設備的利用率。

　　4、鋼包用耐火材料

? ? 鋼包的作用是承接上游煉鋼爐的鋼水，把鋼水運送到爐外精煉設備或澆鋼現(xiàn)場。鋼包不但有模鑄鋼包和連鑄鋼包之分，還有電爐鋼包和轉爐鋼包之分，使用條件不同，所用耐火材料以及施工方法也不一樣。

　　一般鋼包永久層外面都有一層保溫層，所用耐火材料有黏土磚，葉蠟石磚和保溫板，如硅酸鈣保溫板等；永久層主要用輕質高鋁澆注料。

　　電爐連鑄鋼包的工作層一般選用磚砌包襯。渣線用鎂炭磚，而熔池(包括壁和底)一般用鋁鎂炭磚或鎂炭磚，而歐洲等一些鋼廠用碳結合的不燒鎂鈣質磚。

　　對于小轉爐鋼包工作襯，一般選用礬土.尖晶石的整體襯，有的并進行修補。

　　對于中型和大型鋼包，一般不用礬土鎂質澆注料，而用剛玉鎂質澆注料或剛玉鋁鎂尖晶石質澆注料作為包壁和底工作層的耐火材料，渣線通用鎂炭磚砌筑。

　　5、爐外精煉用耐火材料

? ? 隨著鋼鐵冶金技術的發(fā)展，市場競爭加劇，對優(yōu)質鋼的要求越來越高。為了適應潔凈鋼的發(fā)展和滿足用戶的要求，爐外精煉比例越來越高。因此，滿足潔凈鋼生產要求的爐外精煉用耐火材料的比例也越來越高。

　　A AOD爐用耐火材料

? ? AOD爐主要冶煉不銹鋼。世界上不銹鋼的75％是由AOD爐冶煉出來的。對于AOD爐，一般采用鎂鉻磚。由于鎂鉻磚生產工藝復雜，要超高溫燒成，能耗大，成本高，特別是有環(huán)境污染問題，因此，鎂鉻磚逐步被鎂鈣磚所取代。

　　B VOD爐用耐火材料

? ? VOD是真空吹氧脫碳的英文縮寫。即這種爐后精煉設備是對鋼水進行真空脫氣、吹氧脫碳處理。VOD渣線一般用再結合或預反應鎂鉻磚，而包壁用低檔次的鎂鉻磚。在歐洲普遍使用資源豐富的白云石質耐火材料，渣線用超高溫燒成的鎂白云石磚，包壁用低檔次的燒成鎂白云石磚或瀝青結合的不燒鎂白云石磚。VOD爐熔池用耐火材料發(fā)展的另一個趨勢是用鋁鎂系澆注料或預制件，它徹底消除了爐襯內的碳所帶來的不利影響。

　　C LF爐用耐火材料

? ? LF爐是把轉爐、電弧爐煉鋼出來的鋼水，經過加合成渣、合金元素，喂絲，吹氬和加熱等把鋼水進一步脫氧、脫硫和去除非金屬夾雜的爐外精煉設備。LF爐渣線和熔池的耐火材料主要有鎂炭磚、鋁鎂炭磚和鎂鉻磚，熔池底也有用剛玉預制件。

　　D RH和DH爐用耐火材料

? ? RH是真空吹氬循環(huán)脫氣的一種鋼水精煉設備，而DH是真空脫氣的一種精煉設備。一般真空室下部用鎂鉻磚；浸漬管內部用鎂鉻磚，外部用鋁鎂尖晶石質、鎂鋯質澆注料等套澆和補澆等；真空室上部也用一般鎂鉻磚。目前RH用耐火材料開始以低碳鎂炭磚替代鎂鉻磚。

　　6、連鑄系列用耐火材料

? ? 目前世界上80％以上的鋼坯采用連鑄技術生產。連續(xù)鑄鋼使用的主要設備有盛鋼桶、塞棒、水口系統(tǒng)、中間包和結晶器等。連鑄用耐火材料性能好壞直接影響連鑄效率和鋼坯質量。隨著現(xiàn)代高速高效連鑄技術及潔凈鋼冶煉技術的發(fā)展，必須進一步提高現(xiàn)有連鑄用耐火材料的性能，開發(fā)新型材質，連鑄用耐火材料正向著高性能、多功能、長壽命的方向發(fā)展。

　　連續(xù)鑄鋼系統(tǒng)用耐火材料的主要技術要求是：耐1600—1650℃以上高溫；抗熱震性好；高溫抗折強度和耐壓強度高i熱膨脹和重烷收縮變化??；具有良好的抗這蝕能力；抗鋼水沖擊能力高s施工方便，成本低。

　　6.1盛鋼桶用耐火材料

? ? 盛鋼捅是貯運鋼水的容器，俗稱鋼包，有時用于二次精煉。盛鋼桶結構為鋼制殼體，內襯一般由三層耐火材料構成；緊靠殼體一層為耐火纖維氈；第二層為永久襯，即非工作層；與鋼水接觸的為工作襯。

　　盛鋼桶工作襯用耐火材料損毀的主要原因是：盛鋼水和空桶循環(huán)時溫度驟變引起的熱崩裂；高溫下鋼水和爐渣對耐火材料的化學侵蝕和沖刷損毀；消除桶壁核鋼、結渣、結瘤時的機械力的破壞。因此，盛鋼桶用耐火材料的使用壽命都不同。使用過程中對局部損段要及時進行檢修和噴補。

　　工作襯過去常用普通粘土磚砌筑，有的國家采用蠟石磚等半硅磚。為了提高盛鋼桶內襯的抗渣性、抗熱震性和高溫強度，可采用焦油瀝青浸漬戮土磚，經油浸增碳，降低了氣孔率，粘土磚的性能得到了很大的改善。

　　6.2包塞棒用耐火材料

? ? 整體塞棒主要用于中間包，采用塞棒可以降低事故率，提高鋼坯質量。在整體塞棒內還可設計吹氨孔以向浸入式水口吹氨，防止水口堵塞。目前整體塞律本體材料主要為鋁碳質，并臺有一定的熔融石英。塞棒頭部受鋼水沖蝕嚴重，它抗侵蝕、抗沖刷性能的好壞是決定其使用壽命的關鍵因素。為提高塞棒的使用壽命，根據(jù)所澆鋼種的不同，棒頭可采用Al2O3—C質、MgO—C質或ZrO2—C質材料。如在澆鑄鈣處理鋼時采用MgO—C質，澆鑄高錳鋼或高氧鋼時采用ZrO2—C質材料。此外，在設計棒頭材質時應注意與浸入式水口碗部材質相同。以防止跳連等現(xiàn)象的發(fā)生。為提高鋼水潔凈度，減少浸入式水口內Al2O3結瘤，還研制了具有吹氬通道的塞棒(塞頭部位安裝了透氣塞)，主要有單孔和多孔兩種形式。

　　塞棒渣線部位是影響其壽命的另一因素。根據(jù)澆鑄鋼種及中間包覆蓋劑的種類，其材質可采用Al2O3—C質、MgO—C質或ZrO2—C質。

　　6.3水口系統(tǒng)

? ? 水口系統(tǒng)包括滑動水口、長水口和浸入式水口

? ? （1）滑動水口?；瑒铀谑怯媚突鸩牧现瞥傻纳舷禄搴蜋C械驅動機構，安裝在盛鋼桶底部的外面，以代替塞棒系統(tǒng)進行撓鋼。一般為高鋁質、剛玉質、鋁碳質、鉻英石質、鋁鎂碳質、鎂質和鎂鉻質耐火材料。成型后，不燒制品僅經焦油浸漬處理，燒成制品還需經高溫燒成。所有制品皆需經機械加工將滑板接觸面磨光。

　　為適應多護連澆需要，我國成功地生產了鋁碳和鋁鉻破優(yōu)質復合滑板，其應用范圍從大包擴大到中間包。鋁倍碳滑板以燒結氧化鋁為主原科，配有一定量的鉻莫來石和石墨，形成以單斜氧化鋯、剛玉及英來石為主晶相.碳鏈網絡和陶瓷結合的高級耐火制品，具有高強度和優(yōu)良的抗熱震和抗侵蝕性能，達到多妒連鑄的目的。

　?。?）長水口。長水口是鋼水從盛鋼桶注入中間包的導流管，其作用是導流、防止鋼水飛濺和二次氧化。

　　長水口材質的設計主要依據(jù)澆鑄鋼種、僥鑄時間及中間包覆蓋劑的種類。目前主要采用Al2O3—C質，該材質對鋼種的適應性強，特別適合澆鑄特殊鋼，對鋼水污染小。為了滿足高效連鑄的需要，可根據(jù)長水口各部位不同的使用條件進行最佳組成設計，以獲得最長的使用壽命。在腕部，由于磨損大并容易吸入空氣，通常采用SiO2或不含SiO2的從Al2O3—C材料或適當降低石墨含量。由于受中間包覆蓋劑及鋼水侵蝕，渣線部位往往成為影響長水口壽命的主要因素，為了提高渣線部位的抗侵蝕性，根據(jù)澆鑄鋼種相中間包覆蓋刑的不同，可采用ZrO2—C或MgO—C材質。

　　目前，長水口主要有兩個發(fā)展方向。一是不合SiO2長水口的研制。傳統(tǒng)的Al2O3—C質長水口通常含有一定數(shù)量的熔融石英以提高抗熱震性。然而，由于SiO2與MnO或FeO反應生成低熔點物質，從而降低了材料的抗侵蝕和抗沖刷性能。因此，在澆鑄高錳鋼或高氧鋼時，研制開發(fā)了不含SiO2的Al2O3—C材料。相對于傳統(tǒng)的Al2O3—C材料，該材料線脹系數(shù)較大，必須精確控制預熱條件。此外，可合理設計氧化鋁的顆粒級配或添加z必—莫來石及適量的低熔點物質，改善材料的抗熱展性能。長水口的另一個發(fā)展方向是免烘烤及多中間包澆鑄用長水口.此類長水口通常含有較多的石墨及一定量的熔融石英，材料的抗氧化和抗沖刷性能較差，但能節(jié)約時間和能源。

　　長水口存在的主要問題是在使用過程中頸部斷裂和抗侵蝕、抗沖刷性差，不能滿足多爐連鑄的要求，制約了連鑄工藝過程。為此，根據(jù)長水口不同部位的使用環(huán)境設計材質組成，同時通過調節(jié)組成，在抗侵蝕、抗沖刷性與抗熱震性之間找出最佳平衡點，對提高長水口使用壽命非常重要。這也是目前開發(fā)高性能長水口研究的重點。

　　（3）浸入式水口。浸入式水曰是鋼水從中間包注入結晶器的導流管。作用與長水口一樣，也是導流、防止鋼水飛濺和二次氧化。

　　浸入式水口的性能和使用行為直接影響連鑄效率和鑄坯質量。在使用過程中要求浸入式水口耐鋼液和結晶器保護渣侵蝕，不與鋼水中的物質反應生成堵塞物。最初的浸入式水口采用熔碰石英材料，但其抗侵蝕性差，不能滿足多爐連鑄相潔凈鋼生產的需要。目前主要采用本體為Al2O3—C質、渣線復合ZrO2—C質的復合式浸入式水口。在滿足抗熱展性的前提下，渣線材質抗結晶器保護渣的侵蝕性能和水口內部抵抗Al2O3結瘤的性能是決定浸入式水口使用壽命的關鍵。

　　6.4中間盛鋼桶用耐火材料

? ? 連續(xù)鑄錠用中間盛鋼捅也稱中間包或鋼水分配槽。它是連鑄系統(tǒng)中使用耐火材料品種最多的設備之一。

　　中間包在工作時，包襯要經受1530—1580℃鋼水長時間(400—800min)的浸泡以及中間包渣的侵蝕作用。所以，要求中間包工作層耐火材料具有良好的抗鋼水和熔渣侵蝕的能力；對于設置在中間包中的鋼液過濾器和擋渣堰板，要求能承受鋼水的熱沖擊和一定的靜壓力。

　　中間包永久襯一般由耐火磚砌筑而成。在使用過程中，由于磚縫的存在導致磚體脫落而損壞，嚴至影響到中間包的使用壽命。隨著中間包涂料的成功應用，其永久層已改為整體澆注料，使用壽命得以大幅度提高。

　　中間包內襯一般采用半硅磚、蠟石磚、粘土磚砌筑。也可采用高鋁磚、鋯英石磚、鎂鉻磚或不定形耐火材料搗制。此外，隨著中間包涂料，如鎂質、鎂鉻質、硅酸鋁質耐火涂料的應用，內襯的壽命顯著提高。近年開發(fā)的中間包堿性涂料，特別是高鈣涂料，不僅有效地提高了中間包的壽命，還改善了鋼水潔凈度。