炉外精炼炉用耐火材料提高寿命
提高精炼钢包使用寿命与降低钢包耐材成本的策略探讨
命。钢包与钢水接触时其温度会骤然上升， 而钢包与
钢水分离（ 浇钢） 后其温度又迅速下降 ； 精炼钢水所产 生的各种侵蚀性很强的熔渣也使钢包耐材长期受到严 重侵蚀 ； 同时 ， 冶炼工业的发展 ， 随着 对洁净钢 的需求 不断增加 ， 需要在钢包里对钢水进行不同的冶金处理 ， 这些处理进一步延长 了钢水在钢包中的停留时间。这 种周 而复始的剧烈温差变化 、 长期侵蚀以及在精炼钢
命的一个重要因素。耐火材料具体操作性能的好坏和
钢包耐材质量的好坏直接影响钢包的使用寿命。钢包
耐材使用不合理、 搭配不当易导致钢包损坏。 ５钢 包偏弧影响钢 包的使用寿命 ．
在炉外精炼技术中， 往往采取一种电弧加热的工艺 ，
包中精炼操作的增加， 导致钢包内衬剥落、 损毁， 缩短 了钢包的使用寿命。 ２精炼工艺的改进缩短了精炼钢 包 ． 使用寿命
一
包使用寿命降低； 炉炼钢节奏大幅加快导致的精炼钢 电 包盛放钢水的时间延长、 钢水温 度提高， 也使钢包内衬环 境进一步恶化， 严重影响了钢包的正常运转 ， 缩短了钢包 使用寿命。由 于钢包使用寿命缩短， 新建钢包需要更多
３ ５—
２１年第３ ０２ 期
使用寿命 、 降低耐材成本的一个要素。科学合理的整 体改进 ， 有利于精炼行业的发展。 １改进钢包 ． 修砌工艺， 选择成本合理、 质量过关的耐材
钢包的结构主要分为钢包工作层 、 钢包永久层 、 钢 包隔热层和钢包 的钢质包 壁。在 包壁永 久层浇筑方 面 ， 以用浇筑高铝尖晶石质 自流浇注料来代替砌筑 可 高铝砖 ， 去除砖缝 ， 提高永久层的整体强度 ， 也有利于 对其局部修补。对于包壁的隔热层 ， 要使用新型钢包
炉外精炼的特点及常用的耐火材料
炉外精炼的特点及常用的耐火材料
炉外精炼也就是把一般在炼钢炉内需要完成的精炼任务，如脱硫、脱氧、去除有害气体和非金属夹杂、调整成分等，部分或全部移至盛钢桶或专用容器内完成。
炉外精炼之所以能迅速发展和广泛应用，是因为它可以提高炼钢效率，改善钢的质量，降低生产成本。
虽然炉外精炼的方法很多，但其基本手段主要有真空处理、惰性气体搅拌或电磁搅拌、吹氧或电弧加热、添加合金和喷粉等。
由此也可以看出炉外精炼用的耐火材料的使用条件非常苛刻。
总的来说，炉外精炼常用的耐火材料有各种镁铬砖、镁白云石砖、白云石砖、镁碳砖、高铝砖及某些耐火浇注料等。
【钢铁知识】高炉长寿技术的应用及评价
前言高炉的长寿技术在70年代以后得到了很大发展，如日本在70年代新建和改建的高炉寿命大都在10年以上，最长的是日本川崎千叶6号高炉（内容积4500m3)，于1977年6月投产，到1994年11月以连续运转了17年零4个月，创造了大型高炉长寿的世界记录，其寿命有望达到20年以上。
西欧和日本70年代后建的其它高炉寿命也都在10年以上。
八十年代以来我国在高炉长寿技术上也有了很大提高，现在也有一批高炉的寿命已有或将要达到8－10年的水平。
如宝钢1号高炉、梅山1、2号高炉寿命都已达到或超过8年。
“八五”期间我国高炉的设计寿命为8年，“九五”我国高炉寿命的目标为12－15年，因此，应用成熟可靠的高炉长寿技术是一项非常重要的任务。
高炉长寿技术是一项综合技术，它与冷却介质，冷却器，耐火材料，合理的设计，施工，高炉的操作与维护及稳定的原燃料条件等密切相关。
2、高炉长寿技术的应用高炉长寿技术在我国已得到了广泛的应用和发展，如目前我国新建和改建的高炉大都采用了软水冷却技术、第三代或第四代冷却壁、在关键部位采用优质耐火材料，如在炉缸炉底采用UCAR 的小块炭砖和陶瓷杯等，炉身下部、炉腰、炉腹采用碳化硅砖、在操作上以认识到了操作与长寿的关系。
2、1冷却设备与冷却系统冷却设备的长寿是高炉长寿的关键，大约在1884年，为延长高炉寿命开始对高炉炉壳采用水冷技术，从那时起直到原苏联人发明了冷却壁，为延长高炉寿命而采用的冷却方式主要是炉壳外部喷水和冷却板。
目前高炉所采用的冷却器主要有冷却板、冷却壁部分高炉在炉缸采用炉壳外部喷水冷却。
2、1、1冷却板在冷却壁应用之前，高炉风口区及其以上的炉体部位主要依靠冷却板（或冷却箱）冷却。
冷却板是呈棋盘式布置插入炉内的，相邻两块间的水平距离通常为冷却板宽的两倍，其层距虽着高度向上由300mm到600mm或更大。
冷却板的制造形式也有铸铁冷却板、钢制（焊接）冷却板、铜制冷却板、铜制冷却板有单室单通道、单室双通道和双室六通道。
钢铁冶金用耐火材料-炼钢篇
炼钢用耐火材料
2.LF炉用耐火材料
• LF（V）炉衬损毁因素：
（1）化学反应与熔蚀； 渣与砖反应，颗粒边缘形成不稳定矿相：C2S、 C3MS2、CMS、C2AS等
（2）高温真空下的挥发作用； 不同耐火材料的挥发速度：电熔镁铬质>镁质>锆英石>石灰质>白云石
（3）溶渣的侵蚀； 溶渣沿着砖基质部分的贯通气孔渗透至砖的内部，产生了变质层，易剥落
形式加入，颗粒用烧结氧化铝，性能见下表
33
炼钢用耐火材料
2.LF炉用耐火材料
• 炉壁用耐火材料
厂家 江苏沙钢 润忠钢厂 南京钢厂
无锡市 钢铁厂 无锡锡兴钢铁 有限公司 上钢五厂
精炼炉容量 90t
包壁 镁铝碳砖
包底
渣线
镁铝碳砖 MT14A镁碳砖
75t
镁铝碳砖 镁铝碳砖 MT14A镁碳砖
40t
铝镁碳砖 镁铝碳砖 MT14B镁碳砖
材料
渣线
镁碳砖 铝镁碳砖
包壁
包底
低碳镁碳砖（C％＝5～14） 铝镁碳砖 铝镁不烧砖（无碳砖） 铝镁浇注料
铝镁碳砖 铝镁浇注料 刚玉尖晶石浇注料
包底用耐火材料
水口座砖 透气砖 透气座砖 引流沙（铬矿＋硅石）
浇注料 种类 高档
中档
低档
主原料
辅助原料
板状刚玉＋尖 晶石
电熔镁砂＋尖 晶石
矾土＋烧结镁 砂
α-Al2O3 — —
刚玉质浇注料加水量5.5％，天津钢管公司使用寿命平均103炉。
12
1.炉盖耐火材料
炼钢用耐火材料
提高浇注料质量的措施：
1.选用纯度高、杂质少、高温体积稳定的原料 2.控制CaO含量，尽量减少水泥用量 3.添加适量Al2O3以提高中温强度 4.加入适量软质粘土作烧结剂，促进液相生成和烧结作用形成陶瓷结合 5.加入蓝晶石、硅线石，使其在高温下产生膨胀效应 6.加入耐热不锈钢纤维提高热稳定性增强韧性 7.加入适量防爆剂（有机纤维），以利于排出水汽和改善烘烤质量
炉外精炼工：初级炉外精炼工试题预测
炉外精炼工：初级炉外精炼工试题预测1、判断题电弧加热是得到广泛应用的最理想的加热方式之一。
（）正确答案：错2、填空题RH真空室的插入管分为上升管和（）。
正确答案：下降管3、填空题转炉炼钢所用的冷却剂主要（江南博哥）是：废钢、（）、球团矿、氧化铁皮等。
正确答案：矿石4、填空题气体搅拌对钢液的调温效果主要体现在（）。
正确答案：冷却钢液5、单选CAS-OB吹氧升温过程会使钢水硅含量（）。
A.提高B.降低C.保持不变正确答案：B6、填空题RH脱碳处理要求（）。
正确答案：钢包无残钢残渣7、判断题RH处理过程中合金加入的种类及数量不会对处理过程的温降速度产生影响。
（）正确答案：错8、单选一般RH精炼用合金的粒度以（）为宜。
A.＜3mmB.3mm～5mmC.＞15mm正确答案：B9、单选所谓浇铸温度，是指（）内钢水的温度。
A.盛钢桶B.中间包C.结晶器正确答案：B10、填空题采用RH处理工艺可利用一较小的真空设备，分批处理（）。
正确答案：大量钢液11、填空题钢和铁都是以（）为基体，含有碳、硅、磷、硫、锰等五大元素的铁碳合金。
正确答案：铁12、填空题对绝大多数钢种来说，磷都是一种有害元素，它会导致钢材的（）性。
正确答案：冷脆13、填空题考虑到互换性，一般真空的（）和（）内径相同。
正确答案：上升管；下降管14、填空题氮主要以（）的形式存在于钢中，钢中的氮可使钢材产生时效脆化，使钢材的冲击韧性降低。
正确答案：化合物15、单选下列精炼方法中，具备加热功能的是（）。
A.RHB.DHC.RH-OB正确答案：C16、问答题RH能起什么精炼效果？正确答案：RH主要起真空脱气作用，同时起均匀成份和温度作用；也可以在精炼过程微调成份，还可与吹氧加热、脱碳、喷粉等手段结合取得更广泛的精炼效果。
17、问答题RH真空脱气法有哪些精炼功能？正确答案：（1）去除钢中的气体，即氮、氢、氧；（2）合金化，微调钢液成份；（3）均匀钢液成份和温度；（4）脱硫，去除夹杂物，提高钢液纯净度；（5）脱碳。
提高90t钢包透气砖使用寿命的生产实践
ｏ ｆ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｕｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｎ ｔ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ．Ａｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ 团股份有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ １ ）
摘 要 钢包透气砖是 Ｌ Ｆ精炼炉 的关键耐火材料 ， 透气砖 的使用 寿命 及吹氩搅拌效果对 钢的质量有着 直接影响。
本文针对 ９ ０ ｔ 钢包透气砖 在使用过程 中出现的问题 ， 分析了影响透气砖使用寿命 的因素并提出了相应的改进措施 ， 使 透气砖平均使用寿命 由原来 的 ６ ． ２ ５次提高到 ６ ． ８ 次， 透气砖透气率 由 ９ ２ ％提高到了 １ ０ ０ ％， 满足了正常生产 的要求。 关键词 透气砖 ； 透气率 ；使用寿命
文 章编 号 ： １ ６ ７ １— ３ ８ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ２ ２— ０ ３ 中 图分 类号 ： Ｔ Ｆ ７ ０ ２ ． ９ 文献 标 识 码 ： Ａ
ⅣⅢ ＴＨ ｏＤＳ Ｔｏ Ｉ Ｍ口 Ｅ ， ＲｏＶＥ ＴＨ Ｅ ＬＩ ＦＥ． Ｓ ＰＡＮ ｏＦ ＰｏＲｏＵＳ ＰＬＵＧ ＢＲＩ ＣＫＳ
ｐ ｌ ｕ ｇ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ６ ． ２ ５ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｕ ｐ ｔ ｏ ６ ． ８ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ９ ２ ％ ｔ ｏ
ＦｏＲ ９ ０ ｔ ＬＡＤＬＥＡＴ ＴＡＩ ＮＪ Ｉ Ｎ Ｐ Ｉ Ｐ Ｅ ＣｏＲＰ ｏＲＡＴＩ ｏＮ ＬＴＤ．
炼钢工—论述题 131
1.提高炉龄的措施？答案：（1）采用溅渣护炉技术。
（2）提高炉衬耐火材料质量。
（3）采用综合砌筑技术。
（4）炉渣配适量的氧化镁。
（5）采用计算机动态控制，即采用最佳冶炼控制，提高终点命中率，缩短冶炼周期。
（6）进行有效喷补及合理维护。
（7）改进喷枪结构。
（8）尽可能降低出钢温度。
（9）减少停炉时间。
2.分析冶炼终点硫高的原因及处理措施?答案：一般有以下原因：（1）铁水、废钢硫含量高；（2）造渣剂、冷却剂含硫高；（3）冶炼不正常，化渣不好等。
处理措施：（1）进行铁水预脱硫处理；（2）多倒终渣，再加石灰造高碱度高温炉渣；（3）终点加一定锰铁合金，炉内发生[FeS]+[Mn]=[MnS]+[Fe]反应脱一部分硫；（4）出钢在钢包中加入脱硫剂；（5）采用炉外精炼脱硫等。
3.炉衬损坏原因？答案：由于炉衬工作条件恶劣，损坏原因是多方面的，其主要原因是：（1）废钢、铁水对炉衬冲击及机械磨损；（2）钢液及炉渣的搅动及气体冲刷；（3）炉渣对炉衬的化学侵蚀；（4）炉衬温度激冷激热变化和组织变化的开裂剥落；（5）开炉初期的机械剥落；（6）炉衬内部碳素的氧化。
4.转炉出钢为什么要挡渣？目前挡渣方法有那些？答案：挡渣出钢的主要目的是净化钢水，同时还可以减少合金和脱氧剂的消耗量；减少回磷；减轻耐材侵蚀；有利于钢水二次精炼。
目前国内外普遍采用挡渣挡渣方法有：挡渣球、挡渣棒（塞）、挡渣锥、气动阀（气动挡渣）等。
5.炉渣“返干”及成因？答案：在顶吹转炉吹炼的中期，冶炼温度足够高，碳氧反应激烈，此时枪位比较低，已形成的炉渣的流动性往往会突然减低，甚至会造成结块，即炉渣“返干”出现炉渣“返干”的钢渣组成：钢渣基本代表组成成分SiO2、CaO、FeO三元相图可知，在R=2.33时，当（FeO）比较高时，炉渣是一个均匀的液体；但当（FeO）<16%以后，便有固相的2CaO.SiO2析出；当R=4时，当（FeO）<16%以后，便有固相的3CaO.SiO2及固相的CaO析出。
炉外精炼结课论文
炉外精炼结课论文题目：炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动向姓名：班级：学号：指导教师：炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动向我国2005年钢产量虽高达3. 49亿吨,但一些高档的钢种却需要大量高价进口;而我国铁矿石短缺,国际上铁矿石随之抬高价格,大大上涨。
显然,这样一种供求、生产方式与结构是十分不合理的,不仅会对环境造成大的破坏,对资源利用也不合适。
其出路就是压缩一般钢产量,扩大炉外精炼,多生产技术含量高、附加值高的高档钢种。
为了有效和经济地炼出各种高质量的特殊钢,氧气转炉与电炉成了初步脱碳、升温与熔化废钢或冶炼一些普通钢的容器;而钢液的精炼过程则转移到了氧气转炉与电炉之外的精炼炉内进行;所以氧气转炉、电炉之外的精炼称之为炉外精炼或二次精炼。
炉外精炼的主要任务是除去钢中杂质与夹杂物、脱气、调整化学成分和均匀化等。
采用的手段有吹氧、吹Ar脱碳,电加热或化学加热,调温,真空脱气,喷入脱硫粉剂,吹Ar或电磁搅拌使夹杂物上浮排除,加合金调整钢液成分与成分均匀化等。
炉外精炼的种类与方法甚多,主要有VODAOD,V AD或VHD,DH,RH,RH-OB,LF,LF-VD,ASEA-SKF,CAS,一种吹Ar、排渣、降下隔离浸渍罩,在封闭条件下吹Ar调整钢液成分的简易钢包精炼法)等。
随着对钢质量、品种与成本的要求,炉外精炼也在不断改进与变化。
例如RH过去只是钢液循环流动真空脱气,减少钢中杂质与夹杂物。
现在RH真空室顶部及下部炉墙装置有氧枪、吹Ar喷嘴等,可以吹O2进行钢液真空脱碳,吹Ar搅拌,喷脱硫粉剂等。
于是有了RH-OB 或RH-TOB,RH-KTB, RH-MFB与RH-PB等。
再如CAS现在又有了在浸渍罩内进行顶吹氧的CAS-OB法等。
20世纪90年代以前发展较多的是AOD、VOD、V AD等,90年代以后发展最快的是能吹O2、吹Ar、喷粉剂的RH以及LF与LF-VD。
由于LF投资少,操作简便;而RH对钢水质量有保证,因此LF与RH发展甚快。
提高转炉用含碳耐火材料的寿命
编译 自 《 耐火 物＞ ，２ ０ ０ ２，№ １ ６ ：２
校
（ 收稿 日期 ：２ ０ ０ ２年 ７月 ）
提 高 转 炉 用 含 碳 耐 火材 料 的 寿命
摘要
马格 尼 托哥 尔斯 克 钢 铁公 司与镁 砖 公 司多 年 的合 作 使转 炉 用镁 碳 衬砖 的寿 命 达到 ２ ３ ５ ６次 （ 高达 ３ ８ 最 ３ ８次 ） ，钢包 的 寿命 在 ６ ０次 以上 ，耐火 材料 的单 位 消耗 下降 ２ ７倍 。 ． 关键 词 转炉 镁碳 耐火 材料 寿 命
就 技 术 装 备 和工 艺水 平 而 言 ，马 格 尼 托 哥 尔 斯 克 钢 铁 公 司转 炉 炼 钢 车 间 已进 入 世 界 的先 进 行 列 之 一 。作 为 现 代 生 产 企 业 ，车 间 拥 有 ３ 座 ３ ０ 转 炉 、 几 台 连 铸 机 、 铁 水 脱 硫 装 置 和 ７ｔ 钢 水 炉外 精 炼 装 置 ，还 装 备 有 工 艺 流程 自动 化 操 作 系 统 。 转 炉 炼 钢 的 比 率 占 生 产 总 量 的 ７ ％ 以 上 ， 低 合 金 钢 和 合 金 钢 的 产 量 占 ５
进 行 长 时 间浇 铸 。 （ ） 于 水 口形 状 采 用 上 下 独 立 的 吹 气 方 ２由
式 ，并 用 非 多 孔 材质 将 多 孔 部 上 下 夹 住 ，因 此 能 控 制 气 体 的 泄漏 。
通 过 上 述 改 进 ，对 防止 水 口发 生 堵 塞 效 果
非 常好 。即使 在实炉试验 中 ，也取得 了非 常满
浇铸时 间 ／ ｉ ａ ｒｎ
意的效果 。
图 ｌ 浇 铸过 程 中的气体 流量 和 背压 Ｏ
为 防 止 水 口发 生 堵 塞 ，今 后 还 应 从 水 口的
RH精炼炉
RH精炼炉1 RH的历史与发展RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法。
于1959年由德国人发明，其中RH为当时德国采用RH精炼技术的两个厂家的第一个字母。
真空技术在炼钢上开始应用起始于1952年，当时人们在生产含硅量在2%左右的硅钢时在浇注过程中经常出现冒渣现象，经过各种试验，终于发现钢水中的氢和氮是产生冒渣无法浇注或轧制后产生废品的主要原因，随之各种真空精炼技术开始出现，如真空铸锭法、钢包滴流脱气法、钢包脱气法等，从而开创了工业规模的钢水真空处理方法，特别是蒸汽喷射泵的出现，更是加速了真空炼钢技术的发展。
随着真空炼钢技术的开发与发展，最终RH和VD因为处理时间短、成本低、可以大量处理钢水等优点而成为真空炼钢技术的主流，70年代开始随着全连铸车间的出现，RH因为采用钢水在真空槽环流的技术从而达到处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量采用。
RH从开始出现到现在40多年来，有多项关键性技术的出现，从而加速了RH精炼技术的发展。
表1为40多年来RH技术的发展情况。
2RH系统概述RH系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。
整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。
真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管，上部装有热弯管。
被抽气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统排到厂房外。
钢水处理前，先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。
当真空槽抽真空时，钢水表面的大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内(真空槽内大约0.67mbar时可使钢水上升1.48m高度)。
与真空槽连通的两个浸渍管，一个为上升管，一个为下降管。
由于上升管不断向钢液吹入氩气，相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差，使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管，如此不断循环反复。
在真空状态下，流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走。
同时，进入真空槽内的钢水还进行一系列的冶金反应，比如碳氧反应等;如此循环脱气精炼使钢液得到净化。
LF-20t钢包精炼炉技术参数、主要设备
LF-20t钢包精炼炉 ;配置及技术规格书一、工艺说明LF精炼炉具有常压下电弧加热，包底吹氩气搅拌，包内造还原渣功能。
在LF 炉精炼过程中，使冶金反应的冶金热力学，冶金动力学得以充分发挥，提高精炼效率，提高钢液的纯净度，降低能耗。
LF炉的加热原理与电弧三期操作的还原相同，都是通过电弧加热对液态钢液进行升温或保温。
LF 炉的加热方式及效果：1、埋弧加热，全程保持还原渣；2、保持还原气氛；3、尽量减少热量损失，提高热效率；4、优化导电系统，提高电效率；LF炉变压器额定容量为3500kVA，一次电压33kV，据此估算，升温速度可达3℃/min，LF炉精炼周期为48min （含工艺准备时间）。
LF炉的炉体是钢包，对钢包的形状有特殊要求，直径与深度（D/H）比值，一般为0.9〜1.1锥度4-8°。
电极升降系统，采用三臂结构。
采用此结构的最大优点是可以减小电极心圆直径。
提高耐火材料寿命。
LF炉加热盖，采用管式水冷炉盖，有利于保持钢包内的还原气，有利于精炼。
为了提高易损件的使用寿命，一是从设计下手，优化结构；二是从材质选择，导电块采用铬青铜锻造，使用寿命保证一年以上。
钢包底吹氩气搅拌，钢包径深比D/H=0.9〜1.1。
由此可知相同钢水量在钢包中的钢液深度比电炉要深两倍左右，仅单靠电弧加热的电磁搅拌是远远不够的，会造成钢包中上部钢液和钢渣过热，而包钢液可能冷凝。
吹氩搅拌始终贯穿于整个精炼全过程。
是炼钢工艺的重要环节，氩气系统压力W1.0Mpa,纯度99.99%。
LF型钢包精炼炉是目前世界上使用最为广泛的炉外精炼设备之一。
它具有投资少，设备简单，精炼品种多，质量好等优点。
LF-20t钢包精炼炉具有加热升温，合金成分微调，氩气搅拌，侧温取样，脱硫、去杂质，喂丝等功能。
用于钢水成分微调，升温等。
二、设备结构特点：LF-20t钢包精炼炉总体结构采用钢包车移动方案。
由机械设备和电气设备两个部分组成。
机械部分是由包盖、加热工位桥架及炉盖提升机构，加料斗，电极升降装置，短网，液压站，氩气系统，冷却水系统，压缩空气系统等组成。
炉外精炼
炉外精炼技术的特点与功能炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。
炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。
这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下:1) 可以改变冶金反应条件。
炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa ,适于对钢液脱气。
2) 可以加快熔池的传质速度。
液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌) 使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。
3) 可以增大渣钢反应的面积[2 ] 。
各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1 吨钢液的渣钢反应面积为0. 8～1. 3mm2 ,当渣量为原来的6 %时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm 的渣滴,反应界面会增大1000 倍。
微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
4) 可以在电炉(转炉) 和连铸之间起到缓冲作4) 可以在电炉(转炉) 和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。
3 炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:LF 法、RH 法、VOD 法。
3. 1 LF 法(钢包精炼炉法)它是1971 年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。
3. 1. 1 工艺优点1) 电弧加热热效率高,升温幅度大,控温准确度可达±5 ℃;2) 具备搅拌和合金化的功能,吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制,提高产品的稳定性;3) 设备投资少,精炼成本低,适合生产超低硫钢、超低氧钢。
炉外精炼用耐火材料.
§1 炉外精炼对耐火材料的要求
1.1 耐火材料的工作条件 （1）长时间高温、真空作用； （2）炉渣的严重侵蚀作用； （3）炉渣的浸透作用； （4）炉渣和钢液的强烈冲刷和磨损作用； （5）温度骤变热震作用； （6）局部过热及电弧辐射。
1.2 对耐火材料的要求
（1）耐火度高，稳定性好，能抵抗炉外精炼条 件下的高温真空条件； （2）气孔率低，体积密度大，组织结构致密， 以减少炉渣的浸透； （3）强度大，耐磨损，抵抗钢渣冲刷磨损作用； （4）耐蚀性好，能抵抗酸-碱性炉渣的侵蚀； （5）热稳定性好，不发生热震崩裂剥落； （6）不污染钢液，有利于钢液的净化作用； （7）对环境污染小。
耐材在炉渣中的溶解速度。u↑，不相容；u↓，相容。 尽可能选择相容的耐材，由炉渣R（CaO/SiO2）确定。 R<2： 相容性低→高：硅砖、耐火粘土砖、锆英石砖、高铝砖、 铝镁碳砖、铝镁尖晶石碳砖、镁铬砖、镁碳砖。 R>2： 相容性低→高：镁铬砖、碳结合白云石砖、陶瓷结合白 云石砖、镁质白云石砖、镁钙碳砖、镁碳砖。
1.3 炉外精炼用主要耐火材料
（1）镁铬砖 以镁砂和铬矿为原料。MgO 55～80％、 Cr2O3 8～20％ 耐火度高、荷重软化温度高、抗热震性优良、 抗渣侵蚀、适应的炉渣碱度范围宽。 根据制品所用原料和工艺特点，分为：①硅酸 盐结合镁铬砖；②直接结合镁铬砖；③再结合 镁铬砖；④半再结合镁铬砖；⑤预反应镁铬砖； ⑥不烧镁铬砖和电熔铸镁铬砖。 炉外精炼以稳定性 真空下，耐材中的大多数氧化物都会发生蒸发 而损失，使耐火材料的性能变差，体积密度变 低，气孔率提高和强度下降，污染钢水。 易蒸发：SiO2、FexOy、Cr2O3、MgO 难蒸发 ：CaO、Al2O3
AOD精炼炉耐火材料的选择及炉衬设计
AOD炉耐火材料的选择及炉衬设计唐山不锈钢有限责任公司(简称唐钢)不锈钢生产线于2008年9月19日正式投产。
其工艺路线为：脱磷转炉(铁水低温脱磷)→AOD精炼炉→LF炉→连铸机；或：脱磷转炉(铁水低温脱磷)→A0D精炼炉→VOD 真空精炼炉→LF炉→连铸机。
其主要设备有100t的脱磷转炉1座，110t氩氧脱碳转炉1座，110t真空吹氧脱碳炉1座，110t钢包精炼炉1座，不锈钢板坯连铸机1台，年产合格不锈钢板坯60万t。
下面简单介绍AOD炉冶炼用耐火材料的选取及炉衬设计过程。
1 AOD炉冶炼的特点．1.1 炉温高，冶炼周期长，温度变化大有研究表明[1]，当熔池温度在1700℃以上时，温度每提高50℃，炉衬耐火材料的侵蚀速度就提高1倍。
AOD炉冶炼不锈钢时，脱碳期熔池温度高达1750℃以上，且不锈钢冶炼周期较长，炉衬耐火材料在高温下的工作时问也相应较长，加快了耐火材料侵蚀速度。
由于生产是间歇式的，在出钢后等待装入半钢水(即脱磷铁水)期间，炉衬温度会下降至1300℃左右，此时，风枪环缝管依然吹入常温的保护性气体，使周围炉衬耐火材料温度进一步急降至850℃以下；冶炼过程中，风口区吹入的氧气混合气体会与钢水中的元素发生放热反应，造成风口局部炉衬温度较高，而其他区域的炉衬温度相对较低；由于在不锈钢精炼期间，需要向熔池内加入大量的冷料，所以会在较短时间内造成渣线部位炉衬温度的急剧下降。
上述几种急冷急热的状况，极易造成耐火材料的剥落，影响炉衬寿命。
1.2 熔渣的侵蚀在AOD炉精炼过程中，炉内熔渣碱度的波动范围很大，在1.0～3.0之间。
进入还原期时，大量还原硅铁的加入使渣中SiO含量突然升高，尽管配加了一定量的石灰，但炉渣碱度还是仅约为1.2，在惰性气体的搅拌下，渣中的SiO会与碱性耐火材料炉衬中的MgO和CaO发生反应，生成低熔点的钙镁橄榄石CMS 和镁蔷薇辉石C3MS2，同时破坏了方镁石之间的结合。
而这些低熔物在AOD精炼期间会发生软化和脱落，从而使炉衬寿命降低。
RH炉外精炼用耐火材料发展现状和趋势(定稿)
RH炉外精炼用耐火材料发展现状和趋势王堂玺，李享成，姜广坤武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地，武汉430081摘要随着冶炼洁净钢的发展，炉外精炼主要用耐火材料发展迅速。
RH炉用耐火材料以前以镁铬砖为主，但由于环境污染，目前无铬耐材越来越受到耐火材料专业人员的重视。
本文结合我国钢铁行业尤其是不锈钢及特殊钢的发展，对炉外精炼用耐材发展和趋势进行分析。
关键词炉外精炼镁尖晶石刚玉尖晶石材料1、前言近年来，随着我国国民经济快速发展，不锈钢及其他特殊钢的需求增长很快，这对钢产品质量也提出了更高的要求。
据统计，2009年我国钢铁行业的粗钢产量为56784万吨，其中32家主要特殊钢企业的粗钢产量为7610.84吨（占13%），而世界上OECD国家的特殊钢占其钢总产量约15-22%，其中瑞典达到45%左右［1］，预计我国未来的特殊钢生产仍有很大的发展空间。
不锈钢及其它特殊钢产品的生产工艺主要采用炉外精炼工艺。
经过几十年的发展，炉外精炼领域逐渐开发了DH、RH、AOD、VOD、LF、V AD、ASEA-SKF等技术，各种炉外精炼设备也不断涌现。
炉外精炼工况比较苛刻，耐火材料要具有高温强度高、在真空下体积稳定性好，耐冲刷、耐剥落性好、抗侵蚀性强等，目前国内外已经开发和使用了各种优质的炉外精炼用耐火材料。
2、RH炉外精炼用主要耐火材料2.1镁铬系耐火材料镁铬系耐火材料分直接结合镁铬砖、再结合和半再结合镁铬砖。
镁铬砖在炉外精炼炉如VOD、AOD以及RH浸渍管、真空室使用效果较好。
镁铬砖的损毁原因主要考虑熔渣渗入而使砖体变质引起的结构剥落。
目前，大部分国家限制使用镁铬砖，一方面是由于其中的铬会造成环境污染，另一方面价格相对镁尖晶石砖或刚玉尖晶石浇注料更高，再有我国《产业结构调整指导目录》（2007年本）也将“含铬质耐火材料生产线”列限制类生产项目。
2.2 镁锆系耐火材料镁锆系耐火材料主要为烧成镁锆砖。
镁锆砖在炉外精炼炉如RH浸渍管、真空室使用效果较好。
洁净钢炉外精炼与连铸用耐材的发展
世界金属导报/2011年/5月/10日/第012版耐火材料洁净钢炉外精炼与连铸用耐材的发展洪学勤李具中易卫东宋泽啟雷中兴易献勋耐火材料作为钢水容器和钢水冶炼过程中的功能材料，与钢水直接接触。
如果材质选择不合理，质量低劣或管理不善，耐火材料就有可能以非金属夹杂物等形式存在于钢水之中，从而影响钢水的洁净度。
因此，研究洁净钢用耐火材料具有重要的现实意义。
下面重点概述洁净钢炉外精炼与连铸用耐火材料的现状及发展方向，主要包括精炼钢包系统、RH精炼系统、中间包系统用耐火材料的材质选择及技术进步，同时强调了耐火材料的管理及创新在洁净钢生产中的作用。
1材质及其技术进步耐火材料的材质选择，首先要满足冶炼工艺要求，其次要结合不同工序的特征，同时也要尽可能兼顾耐材所用原料的资源情况及其相应产品的性价比。
下面对精炼钢包系统、RH精炼系统和中间包系统逐一讨论。
1.1精炼钢包系统目前，国内大多数精炼钢包采用含碳材料。
如镁碳砖、铝镁碳砖、镁铝碳砖等，其碳含量一般在8%以上。
随着洁净钢要求的不断提高，这些材料难以满足要求。
近几年，相继出现多种低碳和无碳钢包耐火材料，如无碳刚玉-尖晶石预制块、机压刚玉-尖晶石无碳砖、低碳镁碳砖、刚玉-尖晶石浇注料、镁钙砖等。
1.1.1无碳刚玉-尖晶石预制块无碳刚玉-尖晶石预制块是以超低水泥或ρ- Al2O3结合的刚玉-尖晶石浇注料在耐火材料企业预制成型并经过热处理的产品。
该产品用于洁净钢的冶炼取得了良好的效果。
如，在武钢三炼钢的300t钢包使用，寿命达250次。
一种典型的刚玉-尖晶石预制块的理化指标如表1所示。
与之配套使用的无碳材料还有包底刚玉质冲击块，包底刚玉浇注料、包壁修补料、包底修补料和高纯铝镁火泥等，其性能如表2所示。
钢包刚玉-尖晶石预制块具有不含碳、纯度高、使用寿命高的优点，目前正在宝钢、武钢等推广用于洁净钢冶炼，并取得良好效果。
但该产品也存在如下问题与不足:(1)产品生产过程中，人工成本高，生产效率低；(2)产品原料成本高；(3)配套材料较多，需要人工修补；(4)抗热震稳定性能有待进一步提高。
RH精炼技术的发展
RH的发展历史
RH精炼技术是1959年德国Rheinstahl和Hutlenwerke公司联合开发成 功的。RH将真空精炼与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产能 力大，精炼效果好等优点，适合冶炼周期短，生产能力大的转炉工厂采用。 RH发展到今天，大体分为三个发展阶段： （1）发展阶段（1968年~1980年）：RH装备技术在全世界广泛采用。 （2）多功能RH精炼技术的确立（1980年~2000年）：RH技术几乎达到 尽善尽美的地步。 表1 RH工艺技术的进步
a 吸氮 b 脱氮 真空度、表面活性元素含量对钢水吸氮和脱氮的影响
脱氮速度常数计算值 与实测值的比较
RH脱氮效率及强化脱氮工艺措施
RH的脱氮效率（N）比较低，并和初始氮含量有关：当初始[N]=100×10-6 时，N≈20%；对于较低的初始氮含量，RH处理基本不脱氮。其原因主要是： （1）钢中氮的溶解度高，约是氢的15倍。 （2）钢中硫、氧等表面活性元素含量的增加，使钢水脱氮速度降低。 （3）RH浸入管漏气造成钢水吸氮。 强化RH脱氮的工艺措施 • 采用浸入管吹氩密封技术； • 提高真空度和抽气速度； • 采用喷粉工艺。 • 尽量降低钢中氧、硫含量；
RH处理钢水中夹杂物的形貌和成份
RH精炼中，炉渣传氧决定于渣中(%FeO)+
(%MnO)含量。由于RH有效地避免了卷渣，顶渣 对钢水的氧化大为减弱。RH的表观脱氧速度常 数 ln([O] k
o t T i t
[O]
/ t)
比钢包吹氩（GI）工艺大约提高1倍。
若RH处理前控制渣中(%FeO)+(%MnO)≤1%，处理 后钢中[O]T≤10×10-6。RH精炼过程中氧化物夹
13
l/n（%-1）
炉外精炼工：炉外精炼工必看考点三
炉外精炼工：炉外精炼工必看考点三1、填空题VD炉真空脱氮的方程式为：（）正确答案：2[N]={N2}2、填空题转炉炼钢用轻烧白云石的主要成分为：（）和（）。
正确答案：CaO；MgO3、问答题氮对钢的性能有哪些影响（江南博哥）？正确答案：氮在钢中是以氮化物的形式存在，因而对钢质量的影响不完全有害，也有有益的一面。
（1）氮含量高的钢长时间放置，性能将变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。
钢中氮含量高，会增加钢的时效性。
钢中氮化物扩散析出速度很慢，是逐渐改变着钢的性能。
氮化物析出还会引起金属晶格扭曲而产生很大的内应力，从而恶化了钢的塑性和冲击韧性，使钢变脆；氮使低碳钢产生的脆性与磷的危害相似，但比磷严重；磷造成钢的冷脆性，不产生时效性，若钢中磷含量高会加剧氮的危害。
（2）钢中氮含量高时，在加热至250~450℃的温度范围时，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称为“蓝脆”。
（3）钢中氮含量的增加，钢的焊接性能变坏。
（4）钢中加入适量的Al，可生成稳定的Al，能够限制Fe4N的生成和析出，不仅改善了钢的时效性，还可以阻止奥氏体晶粒的长大。
（5）氮可以作为合金元素起到细化晶粒的作用。
4、单选钢包精炼炉脱硫有以下几个过程，说法不正确的是：（）A、初炼钢液出钢过程中的钢渣混冲脱硫；B、精炼加热过程中钢渣反应脱硫；C、真空脱气过程中钢渣接触脱硫；D、微调合金过程的脱硫。
正确答案：D5、问答题为什么要保证一定的渣层厚度？正确答案：渣层厚度对渣表面损失的热量有影响。
不同的渣厚引起的钢液温降不同。
渣厚大于50MM时，渣表面损失的热量、钢液温降较小；同时从脱硫脱氧、吸附夹杂的角度看，也需要一定的渣层厚度。
6、单选目前湘钢炼钢厂使用的冶金辅助材料绝大部分执行的标准为（）A.国标B.行业标准C.国际标准D.企业内部标准正确答案：D7、填空题目前对炼钢脱气系统的低真空范围的检测仪表主要有电子真空计、（）、（）。
正确答案：薄膜真空计；压缩真空计8、填空题脱氧剂加入的顺序一般原则为（）。
炉外精炼工：炉外精炼工(题库版)
炉外精炼工：炉外精炼工（题库版）1、填空题一般要求钢包烘烤温度应达到（）以上。
正确答案：1100℃2、填空题硅在钢水中的作用为：提高钢的抗拉强度和（）强度。
正确答案：屈服3、填空题钢水脱硫的基本条件为：（）、（）（江南博哥）、（）、大渣量。
正确答案：高碱度；高温；低氧化性4、填空题电极升降装置主要由（）、升降油缸、（）、（）和导电夹头组成。
正确答案：升降立柱；导向装置；导电横臂5、单选4#铸机结晶器保护渣碱度高的目的是（）A.提高熔速B.提高吸附夹杂物能力C.没有作用D.提高材料使用寿命正确答案：B6、问答题LF炉增N的主要原因是什么？正确答案：目前LF精炼过程，可以保证增氮量小于5×10-4%的较好水平。
普遍认为LF增氮的主要原因是电弧区增氮、钢液与大气的接触、原材料中氮。
LF精炼过程主要是电弧区增氮。
当氮分压一定时，钢液中氮的溶解度与氮溶解反应常数及其活度系数有关。
有温度升高时，活度系数值增大，钢液中氮的溶解度增加，故电弧区增氮严重。
LF精炼时，钢液脱氮、脱硫良好，由于氧、硫的表面活性作用而阻碍钢液氮的作用基本消失，只要钢液面裸露就有可能吸氮，在精炼过程中要控制好吹氩搅拌功率，避免钢液面裸露。
LF过程增碳时，焦炭特别是沥青焦中氮含量高，要尽量避免用其增碳。
喂CaSi时，CaSi线中含有一定的氮，也可能会引起钢液的增氮。
7、填空题S元素在钢中以FeS或MnS夹杂存在，造成的危害称为（）。
正确答案：热脆8、单选非金属夹杂物按其变形性能分类，不正确的是（）A、脆性夹杂物B、塑性夹杂物C、球状不变形夹杂物D、外来夹杂物正确答案：D9、填空题P元素是有害元素，但是它能提高钢的（）性以入改善钢的（）性能。
正确答案：抗腐蚀；切削10、填空题在连铸过程中的结晶器保护渣能形成三层结构，即粉渣层、（）和（）。
正确答案：烧结层；液渣层11、填空题LF炉精炼过程中钢液中的酸溶铝减少的原因是（）。
正确答案：酸溶铝被渣中的FeO、MnO等氧化物及大气氧化12、填空题钢种排号Q235字母Q代表意义是（）。
炉外精炼与连铸复习
炉外精炼与连续铸钢一．填空题。
1．为了创造最佳的冶金反应条件，到目前为止，所采用的基本手段不外乎（渣洗）、（真空）、（搅拌）、（加热）、（喷吹）等五种。
2．常用的搅拌方法有（机械搅拌）、（利用重力或大气压力搅动钢液）、（喷吹气体搅拌）、（电磁搅拌）等。
3．影响混匀时间的影响因素有（比搅拌功率）、（喷口数目）、（喷口位置）、（钢包直径）、（吹入深度）、（被搅拌液体的性质）等。
4．循环脱气法在操作和设计时应考虑的主要设计参数有（处理容量）、（循环因数）、（处理时间）、（循环流量）、（真空度）和（真空泵的抽气能力）。
5．钢包喷粉的主要缺点是（增加了钢液的热量损失）。
6．电弧炉与钢包炉配合时，电弧炉炉渣的去除方法有（各种机械除渣法）、（换包法）、（电弧炉低位出钢）、（炉底出钢）等。
7．炉外精炼用的透气砖有三种类型，即（弥散型）、（缝隙型）、（定向型）。
8．炉外精炼方法主要分为（渣洗）、（吹氩）、（真空脱气）、（大吨位钢液的真空脱气）、（带有加热装置）的炉外精炼方法、（低碳钢液的精炼）、（固体料的添加方法）等七类。
9．炉外精炼的特点是（二次精炼）、（创造较好的冶金反应动力学条件）、（二次精炼的容器具有浇注功能）。
10．对炉外精炼技术所采用的精炼手段的要求是（具有独立性）、（作用时间可以控制）、（作用能力可以控制）、（精炼手段的作用能力再现性要强）、（便于与其他手段组合）、（操作方便、设备简单）、（基建投资和运行费用低）。
11．前生产中应用的炉外处理设备大体上有三种类型：（钢包）、（转炉型容器）和（专用炉外处理装置）。
12．钢包包衬由（永久层）、（工作层）、（渣线层）、（包底层）组成。
13．滑板砖是影响控制钢水流量的关键部位。
目前国内使用的滑板砖材质有：（高铝砖）、（铝碳砖）、（铝锆碳质），多数工厂使用（高铝质）。
14．在热状态下进行铸坯表面缺陷在线检测的主要方法有（工业电视摄像法），（涡流检测法）。
15．连铸机都配有支承辊和拉矫，其开口度要符合工艺要求。
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2）炼洁净钢用耐火材料
图29与图30是根据热力学数据计算绘制的一些耐火氧化物及复合氧 化物与钢液中溶解氧含量（a[O]）的关系[19]。从图29与图30中可见选用 钙质与镁钙质做炉衬可以大大降低钢液中溶解的氧含量；精炼渣采取以 碱度大于2的2CaO· 2渣或铝酸钙渣较合适。 SiO
由于钢液的脱硫及脱磷反应为界面反应：
砖。
三、提高炉外精炼用耐火材料寿命的 途径
1. 选择合适的耐火材质，进行综合砌炉，对易蚀 损部位即时进行喷补
根据精炼钢种、精炼条件与蚀损原因来选择合适的耐 火材质。选择耐火材质时，钢的质量是第一位的。选用的 材质不能对钢的质量产生负面影响。
1）抗精炼渣实验及镁铬与镁钙材料的组成设计
我们曾用旋转圆柱体试样法，测定过镁铬样（M-K） 和镁钙（MgO-CaO）试样（MD8）在不同碱度的炉外精 炼渣（CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系）中的侵蚀速度；以及 它们在CaO/SiO2比为1的同一种渣中于不同转速（n）时的 侵蚀速度；试验装置、试样性能与精炼渣组成及试验结果 示于图19与表1~表2。
白云石D MD6 MD8 MD9 Co-共烧结 镁铬M-K 半再 结合 镁铬 S.MK 粗 颗 粒 细 粉
1.21
45.06
32.13
9.94
8.55
3.12
表2 炉渣的化学组成与矿物相
化学组成/% 炉渣 CaO SiO2 47.43 38.27 27.61 21.14 Al2O3 17 17 17 17 MgO Fe2O3 3 3 3 3 CaO/SiO2 (摩尔比) 0.6 1.0 1.8 2.68 主要矿物相①
0.4
-
0.2
0.3 -
0.8
1.7 0.5 -
1.8
0.5 -
3.7
1.2 0.3 8.0
1.8
0.4 2.4 23.9
8.8
1.4 2.4 3.0
12.0
1.5 3.5 -
2.3
17.3 9.3 -
38.6
1.3 3.5 -
S-0.6 S-1.0 S-1.8 S-2.68
26.57 35.73 46.39 52.86
6 6 6 6
CAS2, CS Ca2(Al,Mg,Si) Si2O7 C2AS(主要), C2S(少) C2S(主要), C2AS(少)① C-Caຫໍສະໝຸດ ; A-Al2O3; S-SiO2 .
为何我们选择旋转圆柱体法，而不采用其他如回转 抗渣法等： 1) 要有理论基础 2) 要与精炼过程条件相近 3) 要能对不同试样进行定量比较 4) 测定的温度要可靠 5) 试验用的精炼渣化学组成要与实际精炼渣 相近 6) 试样要成分均匀，气孔接近。
MgO· 2O3(s)+4[C]==2[Cr]+Mg(g)+4CO(g) Cr
因此，炼超低碳不锈钢时采用直接结合镁铬砖做炉衬 是合适的。
图23示出了当镁铬耐 火材料中Al2O3过高时， 在碱度为1.2的精炼渣中 的侵蚀速度远大于通常 含6% Al2O3的镁铬耐火材 料[13]。图23也说明 MgO· 2O3尖晶石在抗精 Al 炼渣侵蚀上是不好的。
[S]+(CaO)或CaO(s) = ( CaS)+[O]
2[P]+5[O]+3(CaO)或CaO(s) = Ca3(PO4)2 2[P]+5[O]+3(MgO)或MgO (s) = Mg3(PO4)2
因此钢液的脱硫、脱磷也以CaO及MgO做耐火衬较合适。
表3 进行钢液含量试验所用耐火材料的化学组成（w）
镁铬砖中Fe2O3含量多，当气氛发生氧化 还原变化 时，铁酸镁MgO· 2O3与镁浮士体（Mg· Fe Fe）O之间反复转变， 还会导致砖的开裂。
图28示出了MgO-CaO材料中CaO对MgO挥发性的影响 [18]。从图28可见材料中含有10%—20%CaO（摩尔分数）就 可使MgO的相对挥发量大大降低。因此，MgO材料中加入 一定量CaO制成的MgO-CaO材料在高温真空下使用比纯 MgO材料更为合适。
随着对钢质量、品种与成本的要求，炉外精炼设备 也在不断改进与变化。例如RH过去只是钢液循环流动真 空脱气，减少钢中杂质与夹杂物。现在RH真空室顶部及 下部炉墙装置有氧枪、吹Ar喷嘴等，可以吹O2进行钢液 真空脱碳，吹Ar搅拌，喷脱硫粉剂等。于是有了RH-OB 或RH-TOB，RH-KTB，RH-MFB与RH-PB等。
表1 MgO-CaO与镁铬试样的化学组成与物理性质
化学组成/% 试样 CaO 59.43 34.15 17.01 5.61 1.06 0.90 MgO 40.29 64.91 82.03 93.12 65.82 80.66 20.24 10.36 Cr2O3 Fe2O3 0.03 0.20 0.30 0.37 5.99 3.65 Al2O3 0.14 0.52 0.31 0.43 5.54 3.00 SiO2 0.10 0.22 0.35 0.47 1.36 1.55 显气 孔率 /% 16 15~ 16 15 16~ 17 19 14 密度 /g•c m3 2.87 2.92 2.95 2.94 3.09 3.24 常温耐 压强度 /MPa 41 90 59 87 56 51
RH真空室下部与钢液接触的容器壁，由于顶吹O2提 高钢液温度但也使钢液表面的上部区域发生二次燃烧， 形成高温；吹氧也使钢液中一些元素氧化形成了 CaO/SiO2比低的FeOx-SiO2-MnO酸性渣，因此真空室下 部侵蚀也较大[7-8]；但比浸渍管与真空室底部要轻；一般 浸渍管耐火衬的寿命只是真空窒下部衬砖寿命的 20%~30%[9]。真空室下部与浸渍管通常砌筑的都是优质 直接结合镁铬砖。 RH-TOB真空室上部炉衬蚀损较轻，真空室中部炉衬 蚀损也不厉害；可用稍次的直接结合镁铬砖或一般镁铬
VOD主要用来生产超低碳不锈钢，RH-OB等可生 产超低碳薄板钢（无间隙原子IF钢），氧含量在0.001% 以下的超洁净轴承钢，以及输送天然气、石油的耐侵蚀 管道钢等高端钢种。一般不锈钢则大部分是由AOD炉精
炼出的。碳素优质或低碳合金钢多由LF或LF-VD精炼出。
由于精炼钢条件对耐火材料十分严酷，耐火材料的 使用寿命一般不高，其中，VOD炉衬寿命至今仍然是最 低的，低的只有几炉，一般为十几炉至二十几炉。因此， 在炉外精炼生产各种优质钢的成本中，耐火材料的费用 占有不小的份额。
上世纪八十年代中期以前发展较多的是AOD、VOD、 VAD等，90年代以后发展最快的是能吹O2、吹Ar、喷粉 剂的RH以及LF与LF-VD。由于LF投资少，操作简便； 而RH对钢水质量有保证，因此LF与RH发展甚快。我国 大部分钢厂都有LF精炼钢包，宝钢、武钢、鞍钢、本钢 与攀钢等都建了有吹O2的RH精炼设备［1］ 。
从图20、图21可以明显看出：镁铬试样（M-K）抗
酸性渣侵蚀大大优于镁钙（MD8）试样；抗冲蚀性也优 于镁钙试样；这些研究结果很好地解释了为什么直接结
合镁铬砖砌于VOD渣线或RH真空室下部、底部与浸渍
管等要求抗酸性渣侵蚀、抗炉渣渗透与抗冲刷的部位， 使用效果好的原因。 此外，在炼超低碳不锈钢时采用直接结合镁铬砖， 由于发生下面反应还有利于钢液的降碳增铬。
Y．Sasajima等[14]曾将镁铝尖晶石（MgO-
MgO· 2O3）砖用于RH的浸渍管，精炼钢包渣线区， Al
其抗精炼渣的侵蚀与渗透都不好，不如镁铬砖。但 将这种砖用于浇钢的钢包上却是甚好的。 MgO-MgO· 2O3砖在VOD渣线与RH真空室底部 Al 与浸渍管使用效果不理想的原因可能是抗酸性渣、
图24是我根据有关相图数据与计算后绘出的。在
图24中示出了MgO、 Cr2O3、 Al2O3 、MgO·Cr2O3
（MK）、 MgO· 2O3（MA）于1700 ℃在CaO-SiO2渣 Al 中的饱和浓度（即在CaO-SiO2 渣中的溶解度）。从图 24可看出， Cr2O3与MgO·Cr2O3 比MgO、 MgO· 2O3 Al 与Al2O3更抗酸性渣的侵蚀； Al2O3 与MgO· 2O3在抗 Al CaO-SiO2 碱性渣的侵蚀也是不好的。
炉外精炼用耐火材料提高寿命
的途径及其发展动向
一、概述
2006年 ，我国钢产量4.188亿吨。其中不锈钢530万 吨，特殊钢1300万吨,出口钢材4300万吨，进口高档钢材 1851万吨。 炉外精炼的主要任务是除去钢中杂质与夹杂物、脱 气、调整化学成分和均匀化等。采用的手段有吹氧、吹 Ar脱碳，电加热或化学加热，调温，真空脱气，喷入脱 硫粉剂，吹Ar或电磁搅拌使夹杂物上浮排除，加合金调 整钢液成分与成分均匀化等。 炉外精炼的种类与方法甚多，主要有VAD或VHD ， AOD，VOD，DH，RH，RH-OB，ASEA-SKF， LF,LF-VD，CAS等。
抗炉渣渗透不够好，以及砖中Al2O3易与渣中CaO形
成低熔点铝酸钙等有关。
图25示出了一些氧化 物在不同温度的蒸气压[15]。 从挥发角度讲，在高温真 空条件下MgO· 2O3比 Al MgO· 2O3好，MgO-CaO Cr 比纯MgO材料好。
在镁铬材料中加入一定量Al2O3形成MgO· 2O3尖晶石， Al 由于MgO· 2O3与MgO· 2O3形成尖晶石固溶体，不仅有利 Cr Al 于降低MgO· 2O3的蒸气压，减轻铬对环境的污染，还可以 Cr 提高镁铬材料的抗热震性。 图26示出了镁铬砖中， Cr2O3、Al2O3、Fe2O3含量 对镁铬试样抗热震性的影 响[16]。从图26可见，增加 镁铬砖中Al2O3含量可以提 高镁铬砖的抗热震性，而 增加Fe2O3含量则会降低镁 铬砖的抗热震性。此外， 在镁铬砖中增加Al2O3含量 还可以增加镁铬砖中晶间 尖晶石的含量，提高砖的 直接结合程度与强度[17]。
最严重部位也是渣线区域。
2.RH-TOB
RH-TOB精炼过程的真空度达到0.5 torr（66 Pa），精炼温 度在1560~1650 ℃，较VOD低；精炼一炉时间半小时左右。 RH-TOB一炉役后的侵蚀情况如图17所示。RH精炼容器 蚀损严重的部位是浸渍管（Snorkel or Immersion tube）中的 上升管（Up-leg）的吹Ar孔、上升管与下降管（Down-leg） 同真空室底部（Bottom of vacuum chamber）交接处的喉口 （Throat），这些部位蚀损严重的原因是:（1）浸渍管内外 同时浸泡在高温钢液中，（2）浸渍管内孔受到每分钟达 30~80 t钢液循环流动的冲刷，（3）精炼一炉后，保温不容 易，下一炉次浸渍管又再次突然浸入盛有1600℃左右钢液 的盛钢桶中，经受剧烈温度变化的冲击。