第五章碱性耐火材料

钢方法。英国军事工程师贝塞麦于1856年在英国科学协会发
表演讲，题目是《不使用燃料、只吹入空气就可以变铁水为
钢》。他提出将熔化的生铁放入转炉内，吹进高压空气，使
生铁中所含的硅、锰、碳、磷燃烧掉，从而炼出钢来。贝塞
麦发明了梨形可动式转炉，只花10分钟就可把10吨～15吨铁
水炼成钢。若是用搅拌法需几天时间才能完成。所以，这是
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转炉炉衬中，将发生MgO-C还原反应，消耗氧 化镁和碳，引起炉衬解体。
采取措施：
①降低MgO的蒸汽压； ② 改变碳的性质（石墨化） 稳定碳； ③ 增大气体的扩散阻力：（使砖体致密）； ④ 实行炉衬溅渣层保护（溅渣护炉, 高镁硅酸盐）。
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①镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。含镁质不定形耐 火材料和镁质制品两大类。
②石灰耐火材料：CaO≥95%，氧化钙。 ③白云石质耐火材料：白云石，氧化钙和方镁石。含镁化白
云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
性能特点： 耐火度高，抗碱性渣和铁渣侵蚀性强。
应用： 氧气转炉、电炉、平炉、钢包、炉外精炼和有色 熔炼等。
平炉炼钢（open hearth steelmaking）：以煤气或重油 为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等
原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。
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碱性转炉炼钢法
19世纪初期，随着工业革命的迅速发展，对钢铁的数量和质
量的需求越来越高。于是，人们开始寻求新的更加有效的炼
1、MgO-C的氧化还原反应 1、温度： MgO 的稳
定性随温度的提高而 下降， 而CO的稳定性 随温度的提高而更加 稳定；当MgO和CO共 处一系并在两者曲线交 点以上温度时，发生反 应； 2、压力：压力降低， MgO 的稳定性下降， 而 CO的稳定性提高。
MgO(S)+ C(S)→Mg(g)+CO(g)
2、 MgO-FeO、 MgO-Fe2O3系相图
1850℃
1400
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1720
，
以上是炼钢工业日益广泛应用镁质耐火材料的重要原因。 缺点：在还原性气氛下，会和碳反应形成Mg金属蒸气和CO, 即转炉炉衬将发生还原反应，消耗氧化镁和碳。
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对溅渣技术最早的报道文献出于美国国家钢 厂，该厂1980年开始在转炉出钢后用氧气喷枪吹 氩作为维修措施，用渣喷涂炉衬。氩气的高成本 和缺少高压情性气源阻碍了该系统的广泛应用。 近些年来，多数钢厂容易得到制氧半成品的便宜 氮气，这就使溅渣技术成本更低和更有吸引力。
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平炉：高荷重软化点的炉顶硅砖问世
氧气转炉、炉外精炼、连续铸锭的成 功，均是以镁质耐火材料和镁碳质耐火材 料为基础。
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转炉炼钢（converter steelmaking）：是以铁水、废钢、 铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理 热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过 程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的 部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类分为空气转炉和氧 气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、 产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普 遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍 的冶炼。
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3、 MgO-R2O3(Fe、Al 、Cr系相图)
①三个二元系统的固化温度分别为： T始熔=1720、1995、2350℃；
②在方镁石中的固溶度是：
（1000℃Fe的2O固3>溶>FCe度2rO均23O很3>低CArl2）2OO3；3 Al2O3 ③1700℃时，固溶度分别是：70% FM，14% K-M，3% A-M。
第四章 碱性耐火材料

重容：
◆ 与主成分MgO或CaO相关物系的相组成变化及特点 ◆ 化学矿物组成对MgO-CaO系耐火材料性能的影响 ◆ 原料的种类及其烧成物理化学 ◆ 制品生产工艺要点、性能及主要应用
陶瓷结合，直接结合
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碱性空气转炉成功的关键： 白云石耐火材料的开发成功
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所以, ♦ Fe2O3能促进烧结，避免出现 液相的温度降低，并减少液相量；
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§4.1 镁质耐火材料
— 1860年开始用于转炉炉衬； — 1880年用镁砂作平炉炉底，奥地利开始大量生
产镁砖； — 1895年美国、1900年俄国生产镁砖； — 解放后，我国开始生产镁砖。
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一、与镁质制品有关的物系
MgO－（C，FeO，R2O3，CaO，SiO2）
一种生产率高、成本低的炼钢方法，成为冶金史上的一大创
举。但是，贝塞麦发明的转炉是酸性转炉，在酸性转炉环境
中，磷很难被氧化除掉。所以，贝塞麦转炉在欧洲只适用于
拥有大量低磷低硫铁矿石的瑞典和奥地利等国。1879年，英
国冶金学家托马斯提出了碱性转炉炼钢法，即采用白云石高
温烧成的熟料，混合焦油做成碱性的耐火砖炉衬，冶炼过程
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溅渣护炉
基本原理 转炉出钢后，留下部分终渣，将
渣中MgO含量及粘度调整到适当范 围后，用氧枪高速喷吹氮气，使炉 渣溅到炉壁上，经快速凝固形成挂 渣层，达到护炉的目的。
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溅渣护炉
具体做法:在出钢后将转炉前后摇动，使装入 侧和出钢侧涂渣，这通常都是在每炼一炉钢后进 行一次性的涂渣操作。虽然这种涂渣技术对于炉 底、装入侧及出钢侧是有效的，但不能使转妒所 有部位均涂上渣，特别是位于炉体不能向侧面摇 动，致使筒体上部和耳轴部位不能涂渣。由于溅 渣技术确实能使炉衬较均匀涂渣。因而成为一种 有重要意义的技术。
中吹入空气并加入生石灰。这样便使整个反应在碱性高温条
件下进行，被氧化的磷与石灰结合起来，残留于渣内而不返
回钢内，脱磷问题因此得以解决。托马斯的这一方法，很快
被盛产含磷铁矿石的德国、法国广泛应用，从而进一步促进
了炼钢的发展。
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5Hale Waihona Puke Baidu
分类及特点:
碱性耐火材料=氧化镁或氧化钙或氧化镁-氧化钙 分类: