高密度直接结合镁铬砖在AOD和OTBC上的应用
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５ ７ ２ ５０ ４ ８ ９ ２ ７ ７ ４ ６ ３ ５ ２ ５ ５ ５ ８
重 软 化 温 度 及 高 耐 压 强 度 反 映 出来 的致 密 结 构 。但在 旋转 抗渣 试验 中， 由于其 抗剥 落性 差 而 产生细 裂纹 ， 这是 由于较 少 的 Ｃ ｚ 含量 和 ｒＯ
尽 管 自云石 砖价 格低廉 ，但 由于贮 存时 间 短． 迄今 为止在 印 度仍未 能普 遍 使用 。 另一方 面， 基于 引进 的共 同烧结 的颗 粒 而生 产 的成品 砖或 引进 的再 结合 和 半再 结 合 砖 是更 可 靠 的， 而且 直到新 近之 前 才常规 应 用 。 最终 ，用 户发 现 这一产 品是 不经 济 的， 因
响 是一 致 的。
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Ｆ ０３
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１ ．０ ￣ ２ ３ ４ ４ ７ ５ ０ ４ ６ ８ １ ．０ ．７ ０
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圉 ７ Ａ厂 【０ ｌ炉衬模式展开圉 ４ｔ
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在 Ｂ厂使 用砖 ４和砖 ５的每 座炉 衬结 构示
子 图 ８ 。
熔 荆古揖． ％
圉 ３ 熔剂含量对 抗侵蚀性的影响
４ ２ 显 微 结 构 研 究 ．
为说 明 砖的结 构进 行 了岩相 鉴 定 。
２ ）高 温强 度 ； ３ ）高 抗热 震性 ； ４ ）高 抗渣 渗透性 ３ 砖的开 发思 路 根据 上述情 况 ，试 图制 造开 发 一种 具有 低
和 ＯＴ Ｃ转 炉 炉 衬 超 密 度 高 纯 直 接 结 合 镁 铬 Ｂ 砖的 开发 。 ２ Ａ ＯＤ操 作环 境 在 ＡＯ Ｄ中 ，耐 火 材 料遭 受 到 下述 恶 劣 的 环境 条件 ：１ ）高 温 ；２ ）温 度 波 动 ；３ ）熔 融 金属 的涡流 和侵 蚀 ；４ ）酸 陛的和 低碱 度渣 。 ２ １ ＡＯ 转炉 的侵蚀 机理 Ｄ 耐火 材 料 损毁 的程度 在 Ａ Ｄ 转炉 不 同部 Ｏ 位是有 差别 的 ，这取 决 于操作 过 程 中主要的 关
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１９ ９ ７年第 ｌ 期
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耐
火
材
料
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更 直接 的结合 。 元 素 Ａｌ 、 和 Ｆ 在 烧结 过程 中被 溶 解于 ｅ
、
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方 镁石 中作 为 固溶体 存 在 ，而且通过 方镁 石 中 合 成尖 晶石 的扩 散和 迁 移析 出复合 尖 晶 石。还 可 以看 见加强 颗粒 结 合 的大量 次生 尖 晶 石，这 种结 构 的完 善可 能是研 制 具有 高抗侵 蚀性 和高 抗 剥落性 砖 的一个 重要 因素。
通过 旋 转 抗 渣 试 验 法 ，在 １ ８ ℃ ×１ ｈ ６０ ０，
，
ＡＯ Ｄ炉渣 分三 阶段 装 入，进 行 了对 ＡＯ Ｄ炉 渣 的抗侵 蚀 性 试 验 。 测 定 了侵 蚀指 数 并记 于 表
２。
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４ １ 结果 与讨论 ．
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ｂ 裂 纹 ）
１０ １ ９ １８ ｌ０ ｌ７ Ｏ ０ ｌ １ ０
无 无 细 裂 纹 无 无
４ 砖 的性 能对 比 研制 砖 （，４及 ５ ３ ）与 引进的 再结 合① 砖 及本 地生 产 的半再 结合 砖 ２的化学 和物 理性 能
示 于 表 １ 。
表 １ 砖 的性 能对比
砖一 ｌ 一 ２砖 一 ３ 砖一 ４ 砖一 ５ 砖
结 构 ｃ ）渗 透
致 密 致 密 致 密 致 密 致 密 巳 少 少 多 少 少
砖一ｌ ：再结 台砖 （ 同烧 结 基 ） 共 ；
砖 一２：半再 结 台 砖 （ 分 共 同烧 结基 底 ） 部 ； 砖 一３ 砖一 ４及 砖 一 ５系车 地 研 制 的 直 接 结 台镁 铬 砖 。 、
５ ）砖 １和 砖 ２具 有 较 高 的高 温 强 度， 主
座 ４ ｔ ＡＯ 第 一个 炉 役 ３０侧 墙 ， 共计 ０的 Ｄ ６ １ ， 示 于 图 ７ 当 发 现 其 性 能 不 令 人 满 意 ８环 。 时 ， 在第 二个炉 役 中更 换 了砖 ４和砖 ５
一
要 是 由 于次 生尖 晶 石 形 成 的数 量 比研 制 的 砖 多 。然而 ， 由于具 有较 多的熔 剂含量 ，砖 ２具 有较 高的 高温 强 度的 优 点并 不是很 有益 的 。熔 剂 含量 对砖 抗侵 蚀性 的影 响示 于 图 ３ 。
烧镁 砂及 舍有 极低 杂 质 的铬矿 。特 殊添 加剂 用 于直接结 合 及增加 次 生尖 晶 石的形 成
３． 砖 的 制 备 ２
砖 的制做 是上 述原 料 不同配 比， 利 用有 机结合 剂 结 合， 并 在 １ ５ ℃ 上 保 温 ６小 时 ６０ 烧成 的 。
旋 转 抗 璃侵 蚀 试 啦 ａ ）侵 蚀 指 数
’
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１ ）以高纯 共 同烧 结 颗 粒 为基 础 的 砖 １就
荷 重软化 温 度及 高温 强度 而 言 ，很清 楚 的表明 优 于其 他砖 。然 而 ，发现 其抗 剥 落性 较 砖 ４和 砖 ５差 。
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图 ｌ 烧成温度对砖性能 的影 响
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温 度．＝ ＿ 【
５ 研制 砖在 Ａ ＯＤ上的 现场试 验 为评 价研 制 砖 的性 能在 两个 厂 （ 厂 和 Ｂ Ａ 厂 ）进 行 了 实际 试 验 。在 Ａ 厂 ， 砖 ３被 用 于
圉 ２ 烧成温 度对抗侵蚀性的影响
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高密 度 直 接结 合 镁 铬砖 在
々一 ７
ＡＤ 。 罐 应 ｅ。 Ｏ① 用ｒ￣ 和 郭三 的 Ｆａ －， ７、 ｚ
一
．
文章 系统分析 丁 Ａ ＯＤ转炉 的操 作环境和侵蚀 机理 。通过与引进砖的性能对 比和旋转抗 渣试验及显微结掏等综 合研 究，研 制开 发 了低成 本 、具 有低 气孔车 、高的高 温强度 、高 纯 Ｊ
性 与 砖 １ 砖 ２类似 。 由于 他们具 有 更佳 的纯 和 度 ，更大 的韧性 和较 高 的抗热 震性 ，因 而期 望 砖 ４和 砖 ５的 使用效 果 比砖 ２更好 。 ４ ）提高 烧成 温 度， 砖 ４和 砖 ５的抗 侵 蚀 性 将得 到进 一步 改善 。 这种 质量 改善 的 砖被 用 于 Ａ 厂的 第 二 个 炉 役 ， 并 且 这 一 练 合 应 用 已 得 到 比砖 ２更 高 的 使 用 寿 命 。这 与 烧 成 温 度 （ １ 图 ）对 砖性 能和侵 蚀 速率 （ ２ 图 ）绝对 的影
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用 的情 况 下有利 于 产生 更大 的韧性 。其抗 侵蚀
８ ｌ ０ ｌ ３
抗 剥 落性 ， 出
（ ３０ 空 持 ） １０℃ 化 学 成分 ． ％
Ｍｇ Ｏ ＣｒＯ３ ２ ＡＩ０３ ２
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关 直 砖ＤＢ 督 ｒ， 嬲 Ｉ 键 薹 镁 Ａ 转 ７ ・ ． 词 铬 炉 ． 曩 、 接 及 上 结 ＯＴ 泼 合 莩 Ｃ Ｏ 声
ｌ 前
一
言 般 地 ．有 两种 碱 性 材 料 可 用 于 ＡＯ Ｄ转 炉炉 衬 ，即镁 铬 砖和 镁 自云 石砖 。在 印 度，再
结 合 、半再 结合 ① 及直接结 合镁 铬 砖为 正常应 用 ，偶 而也使 用 引进 的 自云 石 砖炉衬 。
对 耐火 材料侵 蚀 有关的 控制 因素 ，以 开发适 用 的产 品。 ２． 控 制 侵蚀机 理 的 因素 ２
一 风 口：热 利落 和结构 剥落 ； 一风 口部 位 周 围 ：涡 流 及 低 碱 度 渣 的 侵
２ ）砖 ３具 有 很 低 的熔 剂 含 量和 以 其 高 荷
显气孔率． ％ 体积密度．ｇｃ ／ｍｓ
耐压强度，ｋ ｃ ｍ １０ Ｆ的 高 温 扎 ５０
１ ．６ ｌ ．４ ｌ ．６ １ ６ １ ７ ５ ９ ５ ２ ５ ０ ６ ５ ７ ０ ３ ２ ３ ０ ３ ｌ ３ ０ ３ １ ２ ．７ ４ ｌ ６
此， 综合炉 衬 的应 用 ，也 就是 目前在条 件苛 刻 的部 位使用 再结 合 和半再 结 合砖 ，在 非苛刻 部 位使 用本地 制造 的 低成本 的直 接 结合镁 铬 砖或 自云 石砖 ，而且 正 得到普 及 。 本文论 述 了 具 有 成 本 效 益 ， 及用 于 ＡＯ Ｄ
蚀； 一渣 钱部位 ： 由高碱 度渣 渗透造 成 的结 构 剥落 ； 一炉底 部位 ：高 碱度 渣的侵 蚀和 渗 透 。 ２ ３ ＡＯ 转炉 用砖要 求 的基 末性 能 ． Ｄ １ ）低 气孔 率 ；
气孔 率、 高抗渣 渗透 性 、高 荷重 软化 温 度及 纯 净基 质的 砖， 以代替 高成本 共 同烧结 再 结合 和 半再 结合 砖，在 这一 开发过 程 中，考 虑 到如 下 几点 ：１ ｒ ３含 量 对 镁 铬 砖 侵 蚀 速 率 的 影 ）Ｃｚ ０ 响 ；２ ）镁 铬砖 中熔剂 含量 对侵 蚀速率 的影 响 ； ３ ）烧 成温 度对 砖性能 的影 响 ；４ ）侵 蚀 速率 与 显气 孔率 之间 的关 系 ；５ ）砖 中 Ｃ２ ／ Ｏ 比 ｒ Ｍｇ 率与 侵蚀 速率的 关 系。 ３ １ 原材 料 的选择 ．
低粘 度渣 的渗透 所致 。
折 强 度 ， ｔ／ ． － ￣ ｇ 荷重软化温度．
℃ （ ｋ ／ ｍ２ ２ ｇｃ ）
＋ｌ５ ７ ０ ７ ０ １ ０ ＋１５ １４ １ ７￣ ７０ ７
３ ）就抗 剥 落 性 而 言 砖 ４和 砖 ５优 于 砖 １ 和砖 ２ 中等 的 耐压强 度 在连 续操 作 致 不 能 使 。
键条件。这里重点考虑 Ａ Ｄ转炉 的不 同部位 Ｏ
① 氩 氧 顶吹 转 炉 ；② 氧 气 顶 底 复 吹转 炉
为实现纯净的基质，选用了高纯大结晶死
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火
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表 ２
１９ ９ ７年 第 １期
渣 侵蚀 情况对比
砖一１砖一２砖一３砖一４砖一５
图 ４ （ ）表 示 再 结 合 砖 １的 显 微 结构 ， 略 图 （ ） 中显 示 主要 为铬 尖 晶石 并含有 极少 量 略 的硅 酸盐相 ，具有 完垒 的直接 结合 。
图 ５ （ ） 表 示 半 再 结 合 砖 ２ 的 显 微 结 略 构 ，可 见 镁 铬 尖 晶 石 之 间具 有 良好 的 直 接 结 合 。 杂质含 量相 当 高 ，并可 看见 产 生囊状 ， 不 能 在颗 粒周 围形 成连 续 的膜 。 图 ６ （ ）示 出 了砖 ４的 显微 结 构 ，与 砖 略
一 ；
圉 ８ Ｂ厂 【Ｓ）炉村结构展开圉 １ｔ
５ １ Ｉ 厂 操 作 详 情 ．
Ａ 厂 Ｂ
１ ５
厂
１）Ａ Ｏ 容 量 ｔ Ｄ ｌ）生 产钢 种 １ Ⅲ） 吹 氧 时 间
重 软 化 温 度 及 高 耐 压 强 度 反 映 出来 的致 密 结 构 。但在 旋转 抗渣 试验 中， 由于其 抗剥 落性 差 而 产生细 裂纹 ， 这是 由于较 少 的 Ｃ ｚ 含量 和 ｒＯ
尽 管 自云石 砖价 格低廉 ，但 由于贮 存时 间 短． 迄今 为止在 印 度仍未 能普 遍 使用 。 另一方 面， 基于 引进 的共 同烧结 的颗 粒 而生 产 的成品 砖或 引进 的再 结合 和 半再 结 合 砖 是更 可 靠 的， 而且 直到新 近之 前 才常规 应 用 。 最终 ，用 户发 现 这一产 品是 不经 济 的， 因
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１ ．０ ￣ ２ ３ ４ ４ ７ ５ ０ ４ ６ ８ １ ．０ ．７ ０
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子 图 ８ 。
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圉 ３ 熔剂含量对 抗侵蚀性的影响
４ ２ 显 微 结 构 研 究 ．
为说 明 砖的结 构进 行 了岩相 鉴 定 。
２ ）高 温强 度 ； ３ ）高 抗热 震性 ； ４ ）高 抗渣 渗透性 ３ 砖的开 发思 路 根据 上述情 况 ，试 图制 造开 发 一种 具有 低
和 ＯＴ Ｃ转 炉 炉 衬 超 密 度 高 纯 直 接 结 合 镁 铬 Ｂ 砖的 开发 。 ２ Ａ ＯＤ操 作环 境 在 ＡＯ Ｄ中 ，耐 火 材 料遭 受 到 下述 恶 劣 的 环境 条件 ：１ ）高 温 ；２ ）温 度 波 动 ；３ ）熔 融 金属 的涡流 和侵 蚀 ；４ ）酸 陛的和 低碱 度渣 。 ２ １ ＡＯ 转炉 的侵蚀 机理 Ｄ 耐火 材 料 损毁 的程度 在 Ａ Ｄ 转炉 不 同部 Ｏ 位是有 差别 的 ，这取 决 于操作 过 程 中主要的 关
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通过 旋 转 抗 渣 试 验 法 ，在 １ ８ ℃ ×１ ｈ ６０ ０，
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无 无 细 裂 纹 无 无
４ 砖 的性 能对 比 研制 砖 （，４及 ５ ３ ）与 引进的 再结 合① 砖 及本 地生 产 的半再 结合 砖 ２的化学 和物 理性 能
示 于 表 １ 。
表 １ 砖 的性 能对比
砖一 ｌ 一 ２砖 一 ３ 砖一 ４ 砖一 ５ 砖
结 构 ｃ ）渗 透
致 密 致 密 致 密 致 密 致 密 巳 少 少 多 少 少
砖一ｌ ：再结 台砖 （ 同烧 结 基 ） 共 ；
砖 一２：半再 结 台 砖 （ 分 共 同烧 结基 底 ） 部 ； 砖 一３ 砖一 ４及 砖 一 ５系车 地 研 制 的 直 接 结 台镁 铬 砖 。 、
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座 ４ ｔ ＡＯ 第 一个 炉 役 ３０侧 墙 ， 共计 ０的 Ｄ ６ １ ， 示 于 图 ７ 当 发 现 其 性 能 不 令 人 满 意 ８环 。 时 ， 在第 二个炉 役 中更 换 了砖 ４和砖 ５
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要 是 由 于次 生尖 晶 石 形 成 的数 量 比研 制 的 砖 多 。然而 ， 由于具 有较 多的熔 剂含量 ，砖 ２具 有较 高的 高温 强 度的 优 点并 不是很 有益 的 。熔 剂 含量 对砖 抗侵 蚀性 的影 响示 于 图 ３ 。
烧镁 砂及 舍有 极低 杂 质 的铬矿 。特 殊添 加剂 用 于直接结 合 及增加 次 生尖 晶 石的形 成
３． 砖 的 制 备 ２
砖 的制做 是上 述原 料 不同配 比， 利 用有 机结合 剂 结 合， 并 在 １ ５ ℃ 上 保 温 ６小 时 ６０ 烧成 的 。
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高密 度 直 接结 合 镁 铬砖 在
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性 与 砖 １ 砖 ２类似 。 由于 他们具 有 更佳 的纯 和 度 ，更大 的韧性 和较 高 的抗热 震性 ，因 而期 望 砖 ４和 砖 ５的 使用效 果 比砖 ２更好 。 ４ ）提高 烧成 温 度， 砖 ４和 砖 ５的抗 侵 蚀 性 将得 到进 一步 改善 。 这种 质量 改善 的 砖被 用 于 Ａ 厂的 第 二 个 炉 役 ， 并 且 这 一 练 合 应 用 已 得 到 比砖 ２更 高 的 使 用 寿 命 。这 与 烧 成 温 度 （ １ 图 ）对 砖性 能和侵 蚀 速率 （ ２ 图 ）绝对 的影
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言 般 地 ．有 两种 碱 性 材 料 可 用 于 ＡＯ Ｄ转 炉炉 衬 ，即镁 铬 砖和 镁 自云 石砖 。在 印 度，再
结 合 、半再 结合 ① 及直接结 合镁 铬 砖为 正常应 用 ，偶 而也使 用 引进 的 自云 石 砖炉衬 。
对 耐火 材料侵 蚀 有关的 控制 因素 ，以 开发适 用 的产 品。 ２． 控 制 侵蚀机 理 的 因素 ２
一 风 口：热 利落 和结构 剥落 ； 一风 口部 位 周 围 ：涡 流 及 低 碱 度 渣 的 侵
２ ）砖 ３具 有 很 低 的熔 剂 含 量和 以 其 高 荷
显气孔率． ％ 体积密度．ｇｃ ／ｍｓ
耐压强度，ｋ ｃ ｍ １０ Ｆ的 高 温 扎 ５０
１ ．６ ｌ ．４ ｌ ．６ １ ６ １ ７ ５ ９ ５ ２ ５ ０ ６ ５ ７ ０ ３ ２ ３ ０ ３ ｌ ３ ０ ３ １ ２ ．７ ４ ｌ ６
此， 综合炉 衬 的应 用 ，也 就是 目前在条 件苛 刻 的部 位使用 再结 合 和半再 结 合砖 ，在 非苛刻 部 位使 用本地 制造 的 低成本 的直 接 结合镁 铬 砖或 自云 石砖 ，而且 正 得到普 及 。 本文论 述 了 具 有 成 本 效 益 ， 及用 于 ＡＯ Ｄ
蚀； 一渣 钱部位 ： 由高碱 度渣 渗透造 成 的结 构 剥落 ； 一炉底 部位 ：高 碱度 渣的侵 蚀和 渗 透 。 ２ ３ ＡＯ 转炉 用砖要 求 的基 末性 能 ． Ｄ １ ）低 气孔 率 ；
气孔 率、 高抗渣 渗透 性 、高 荷重 软化 温 度及 纯 净基 质的 砖， 以代替 高成本 共 同烧结 再 结合 和 半再 结合 砖，在 这一 开发过 程 中，考 虑 到如 下 几点 ：１ ｒ ３含 量 对 镁 铬 砖 侵 蚀 速 率 的 影 ）Ｃｚ ０ 响 ；２ ）镁 铬砖 中熔剂 含量 对侵 蚀速率 的影 响 ； ３ ）烧 成温 度对 砖性能 的影 响 ；４ ）侵 蚀 速率 与 显气 孔率 之间 的关 系 ；５ ）砖 中 Ｃ２ ／ Ｏ 比 ｒ Ｍｇ 率与 侵蚀 速率的 关 系。 ３ １ 原材 料 的选择 ．
低粘 度渣 的渗透 所致 。
折 强 度 ， ｔ／ ． － ￣ ｇ 荷重软化温度．
℃ （ ｋ ／ ｍ２ ２ ｇｃ ）
＋ｌ５ ７ ０ ７ ０ １ ０ ＋１５ １４ １ ７￣ ７０ ７
３ ）就抗 剥 落 性 而 言 砖 ４和 砖 ５优 于 砖 １ 和砖 ２ 中等 的 耐压强 度 在连 续操 作 致 不 能 使 。
键条件。这里重点考虑 Ａ Ｄ转炉 的不 同部位 Ｏ
① 氩 氧 顶吹 转 炉 ；② 氧 气 顶 底 复 吹转 炉
为实现纯净的基质，选用了高纯大结晶死
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表 ２
１９ ９ ７年 第 １期
渣 侵蚀 情况对比
砖一１砖一２砖一３砖一４砖一５
图 ４ （ ）表 示 再 结 合 砖 １的 显 微 结构 ， 略 图 （ ） 中显 示 主要 为铬 尖 晶石 并含有 极少 量 略 的硅 酸盐相 ，具有 完垒 的直接 结合 。
图 ５ （ ） 表 示 半 再 结 合 砖 ２ 的 显 微 结 略 构 ，可 见 镁 铬 尖 晶 石 之 间具 有 良好 的 直 接 结 合 。 杂质含 量相 当 高 ，并可 看见 产 生囊状 ， 不 能 在颗 粒周 围形 成连 续 的膜 。 图 ６ （ ）示 出 了砖 ４的 显微 结 构 ，与 砖 略
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