煉鋼轉(zhuǎn)爐用耐火材料的消耗是很大的，并且直接影響煉鋼爐的壽命和冶煉成本。因此，在選擇耐火材料時(shí)，除應(yīng)滿(mǎn)足冶煉工藝要求外，還要根據(jù)資源狀況，合理利用，并不斷提高原料煅燒和制磚技術(shù)，以期采用最佳的耐火材料，達(dá)到爐子長(zhǎng)壽和低耗的目的。

 

目前氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯使用的耐火材料主要是含碳的堿性耐火材料，如焦油白云石磚、焦油鎂白云石磚、焦油鎂磚、鎂碳磚和各種?漬磚等。另外，還有噴補(bǔ)用的耐火噴涂料。

 

從采用氧化轉(zhuǎn)爐煉鋼以來(lái)，各國(guó)普遍用鎂質(zhì)和白云石質(zhì)耐火材料作爐襯，或二者混合后制磚使用。總的趨勢(shì)是朝著提高原料純度，適當(dāng)增加氧化鎂含量，提高耐火材料制品密度和增加殘余含碳量的方向發(fā)展，爐襯耐火磚的質(zhì)量逐步提高，品種也不斷增加。

 

日本在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼初期，采用的是天然白云石砂和穩(wěn)定白云石砂制成的爐襯耐火磚。天然白云石磚價(jià)格低廉，目前仍在轉(zhuǎn)爐上使用。而穩(wěn)定白云石磚雖然機(jī)械性能好，可防止水化，但雜質(zhì)含量多，抗渣性差，早已被淘汰。在20世紀(jì)60年代初期，日本研制成功了合成鎂白云石砂。用這種原料制成的焦油結(jié)合和燒成的鎂白云石磚，原料較純，燒結(jié)良好，磚的質(zhì)量大大提高，現(xiàn)在仍是日本氧氣轉(zhuǎn)爐主要采用的耐火材料，應(yīng)用十分普遍。此外，日本還在氧化轉(zhuǎn)爐的特殊部位上使用鎂砂、電熔鎂砂為原料制成的直接結(jié)合磚及?漬磚；合成鎂白云石砂中添加電熔鎂砂制成的耐火磚；以及采用死燒高純鎂砂和天然鱗片狀石墨為原料，用合成樹(shù)脂作結(jié)合劑制造的鎂碳磚等，也取得了良好的效果。是爐襯壽命有了很大提高。

 

美國(guó)頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐開(kāi)始階段使用過(guò)鎂磚、鎂鉻磚和白云石磚等。后來(lái)基本上不用鎂鉻磚，主要采用鎂磚。用雜質(zhì)量小于1%的輕燒瀝青結(jié)合或?yàn)r青?漬的燒成磚。最近美國(guó)又采用瀝青?漬方鎂石轉(zhuǎn)和鎂碳磚作爐襯，爐子壽命有較明顯的提高。俄羅斯氧氣轉(zhuǎn)爐主要采用焦油白云石磚，個(gè)別廠(chǎng)使用鎂磚。同時(shí)也試驗(yàn)過(guò)鎂鉻磚。但因尖晶石相不能經(jīng)受高堿度熔渣的侵蝕，目前僅限于易崩裂的爐帽部位使用。

 

西歐各國(guó)白云石資源十分豐富，價(jià)格便宜，因此在氧氣轉(zhuǎn)爐上普遍采用白云石爐襯磚。但其壽命不及鎂質(zhì)磚。為此各國(guó)一般將白云石雜質(zhì)含量限制在3%以下，并添加鎂砂以提高抗渣性。近來(lái)，鎂磚或鎂白云石磚的使用范圍正在不斷擴(kuò)大。德國(guó)更多地使用?漬堿性磚；而英國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐用耐火材料，鎂磚占20%，白云石磚占80%；法國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯則采用焦油白云石磚、鎂白云石磚和焦油鎂磚砌筑。

 

目前許多國(guó)家氧氣轉(zhuǎn)爐用耐火材料的特點(diǎn)是雜質(zhì)含量較低，以便促進(jìn)MgO與CaO顆粒之間的直接結(jié)合，提高高溫性能。若將雜質(zhì)總含量從8%降低到2%以下時(shí)，爐襯壽命能提高20%~40%。因此有些國(guó)家氧氣轉(zhuǎn)爐用磚的雜質(zhì)總含量限制在1.5%以下。

 

隨著磚中MgO含量的增加，在超高溫冶煉操作時(shí)，爐襯壽命是逐漸提高的。在高溫冶煉或正常操作時(shí)，爐襯壽命有個(gè)最佳值。對(duì)于沒(méi)白云石來(lái)說(shuō)，隨著MgO含量的增加，高溫強(qiáng)度幾乎成直線(xiàn)上升，抗渣性也逐漸提高。當(dāng)MgO含量為60%~80%時(shí)，爐襯壽命最高。在轉(zhuǎn)爐冶煉的條件下，耐火磚中有CaO的存在，不但可以提高熔渣的粘度，減少對(duì)耐火磚的侵蝕，也可以使侵入脫碳層的硅酸鹽轉(zhuǎn)化為高熔點(diǎn)的物質(zhì)，使?fàn)t襯不致熔融剝落。同時(shí)，CaO還能抑制或減少FeO對(duì)方鎂石組織結(jié)構(gòu)的破壞，也能抑制MgO隨著脫碳作用而揮發(fā)。隨著熔渣中MgO含量的增加，侵蝕率降低。也就是說(shuō)，若致密MgO層的形成與保存得好，就能提供抗化學(xué)侵蝕的能力，使?fàn)t襯損毀程度降低。為此，在氧氣專(zhuān)利煉鋼過(guò)程中，經(jīng)常采用輕燒白云石造渣，以提高熔渣中MgO的含量，保護(hù)爐襯。

 

隨著轉(zhuǎn)爐爐襯磚體積密度的提高，鋼液和熔渣的侵蝕能力會(huì)顯著降低。提高轉(zhuǎn)爐爐襯耐火磚的體積密度，應(yīng)采用高純?cè)?，?jīng)過(guò)高溫煅燒而制成燒結(jié)料。當(dāng)原料達(dá)不到要求的密度時(shí)，根據(jù)晶格活化理論，可采用二步煅燒的方法，制取高密度的原料，從而提高轉(zhuǎn)爐耐火磚的體積密度及其他特性。

 

在制造轉(zhuǎn)爐爐襯耐火磚時(shí)，一般用結(jié)合劑或?漬的方法加入碳，或者另加適量的鱗片狀石墨等，常用的結(jié)合劑有煤焦油瀝青、石油瀝青、石蠟和樹(shù)脂等。這些物質(zhì)在常溫時(shí)，不但能使磚坯產(chǎn)生暫時(shí)的結(jié)合強(qiáng)度，也可防止白云石質(zhì)原料顆粒的粉化；在高溫時(shí)可使耐火原料顆粒間形成碳鍵結(jié)合，提高磚的高溫性能，同時(shí)碳不易被熔渣濕潤(rùn)，可降低爐襯的蝕損速度。對(duì)于白云石磚，有了碳素物質(zhì)，渣中的Fe2O3不與CaO發(fā)生反應(yīng)，而是被還原成FeO，并被吸收再鎂富氏體的固溶體中，對(duì)于瀝青?漬堿性耐火磚，其碳素均勻分布在耐火磚基質(zhì)的全部細(xì)小氣孔中，體積密度和碳含量具有提高，這樣高溫強(qiáng)度不但得到改善，而且抗渣性能也有較大的提高。隨著殘余碳的增多，熔渣難以濕潤(rùn)磚襯，同時(shí)又能形成較好的致密MgO層，可阻止熔渣的侵蝕。

 

鎂白云石磚具有適宜的MgO和CaO成分，其損毀情況介于白云石磚和鎂磚之間。當(dāng)脫碳層比較厚時(shí)，熔渣侵入后會(huì)使變質(zhì)層增大，容易引起結(jié)構(gòu)剝落，當(dāng)熔渣侵入耐火磚中時(shí)，鎂白云石顆粒周?chē)腃aO與其反應(yīng)，使熔渣粘度提高，又能抑制熔渣的繼續(xù)侵入。這時(shí)，爐襯耐火磚的損毀則以溶蝕為主，而較少發(fā)生剝落。

 

鎂碳磚爐襯的損毀主要是氧化-溶蝕造成的。除氣態(tài)和液態(tài)的氧化外，就是MgO與碳進(jìn)行反應(yīng)，最終形成致密的MgO層。由于耐火磚中含有較多的鱗片狀石墨，在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的條件下，最易形成致密層。同時(shí)，鎂碳磚爐襯表面有熔渣覆蓋著，又在還原氣氛下，氧化損毀時(shí)及其緩慢的，主要是溶蝕而造成爐襯的損毀。

 

氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)初期，爐襯各部位通常采用相同的耐火磚品種，其厚度也基本相同。后來(lái)，根據(jù)各國(guó)的生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)由于各部位使用條件的差異，其爐襯損毀程度也是不同的，在耳鈾區(qū)、渣線(xiàn)區(qū)、裝料側(cè)和出鋼側(cè)等部位的爐襯最容易損毀，底吹氧氣轉(zhuǎn)爐爐底襯體也是薄弱環(huán)節(jié)。因此，目前氧氣轉(zhuǎn)爐普遍采用綜合爐襯，即根據(jù)轉(zhuǎn)爐各部位爐襯的使用條件，選擇最適宜的轉(zhuǎn)爐耐火磚砌筑，以使各部位均衡蝕損，達(dá)到延長(zhǎng)爐襯壽命，增加鋼產(chǎn)量，降低成本的目的。

 

氧氣轉(zhuǎn)爐采用綜合爐襯技術(shù)，是根據(jù)爐襯各部位損毀機(jī)理的不同而制定的。從耐火磚材質(zhì)和尺寸兩個(gè)方面采取有效的措施進(jìn)行選擇砌筑。有些國(guó)家，單純?cè)谧钜讚p毀的部位增加爐襯厚度以提高爐齡，雖有一定的效果，但轉(zhuǎn)爐的重量增加，爐容相對(duì)減少，這是很不經(jīng)濟(jì)的；有些國(guó)家，整個(gè)轉(zhuǎn)爐爐襯均采用優(yōu)質(zhì)堿性耐火磚，也是不合理的。

 

轉(zhuǎn)爐裝料側(cè)受廢鋼或鐵水的機(jī)械沖擊嚴(yán)重，當(dāng)爐子直立時(shí)，該部位又與渣線(xiàn)重合，侵蝕最為嚴(yán)重。因此，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)堿性耐火磚砌筑，并適當(dāng)加厚襯里。日本在該部位采用THD-SD耐火磚或高純度鎂白云石磚。美國(guó)則采用瀝青?漬燒成高純方鎂石轉(zhuǎn)，而加拿大則使用瀝青?漬燒成鎂磚。