电炉钢包具有苛刻的使用工况:出钢温度高(1640～1690℃),钢种多达1000种,渣系碱度范围大(n(CaO)/n(SiO₂)=0.5～5),精炼时间长(120～150min),加热功率大等,其包底工作层长期以来采用铝镁碳砖、铝尖晶石碳砖、镁碳砖等含碳机压砖砌筑。然而,按照超低碳钢和高品质钢种冶炼的要求,钢水炉外精炼比例增加,冶炼时间变长,导致钢水温度升高,在钢包中的停留时间延长,这对钢包用耐火材料的要求越来越高。

刚玉-尖晶石浇注料以其良好的抗碱性渣侵蚀性和优异的高温力学性能等被广泛应用于转炉钢包渣线以下的工作层。将预合成或原位生成的镁铝尖晶石引入刚玉质浇注料中,主要是为了提高抗渣性和改善高温力学性能。预合成的镁铝尖晶石具有更大的晶粒尺寸,良好的化学稳定性和低的溶解度,以及优异的体积稳定性,特别适合用在高温高压的钢包底部。为此,宝钢电炉炼钢厂决定试用刚玉-尖晶石浇注料取代正常使用的铝镁碳砖,用于圆方坯生产线的钢包包底工作层。

刚玉尖晶石浇注料与铝镁碳砖的性能对比

钢铁产业一直是我国的经济支柱型产业。随着社会的飞速发展，合金钢、低碳钢等钢种的需求越来越大，对冶金耐火材料的要求也越来越高。自二十一世纪以来，镁碳材料是冶金领域必不可少的碱性耐火材料。它被广泛用于转炉炉衬、钢包渣线等部位。相较于传统镁碳材料，低碳镁碳材料(碳含量≤8%(w))可以降低其对钢水渗碳量，缓解钢水脱碳的压力。同时，减少碳的使用量是对不可再生资源的一种保护，符合我国发展绿色工业的趋势。低碳镁碳材料在冶炼特殊钢时已得到很好的应用。

抗热震性差的耐火材料会因温度变化导致材料表面和内部产生裂纹和缝隙，并且经钢液冲刷后会加剧裂纹的扩张。经多次冲刷后耐火材料损毁就必须停工更换，影响生产。耐火材料中的热应力起因有二:一是耐火材料表面与内部存在较大的温度梯度;二是耐火材料中各相的热膨胀系数不同。提升材料抗热震性的方法可以是在材料表面和内部制造微裂纹，利用微裂纹增韧性质中和热应力;或者引入陶瓷相，提高材料整体强度，降低整体热膨胀率;或者引入低熔点玻璃相，在高温下玻璃相熔融可以分散热应力，但是引入玻璃相会使材料强度和致密性下降，一般很少使用。

实验室通常采用空冷法或水冷法测试耐火材料的抗热震性能。通过反复循环加热-冷却过程并记录材料的损毁情况、裂纹数量变化以及强度保持率等表示耐火材料的抗热震性能。本文中从碳源、镁砂原料及添加剂三个方面介绍了低碳镁碳材料抗热震性的研究进展，希望能对相关研究人员给予一定的帮助。