第6章碱性耐火材料课件4
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C3S 2070℃ ， C4AF 1415℃， C2F 1449℃， C3A 1535℃。
1） CaO-MgO-SiO2 系统
1） CaO-MgO-SiO2 系统
1） CaO-MgO-SiO2 系统
D 端：液化温度较 高 （ 2400℃ ） 随
着 C3S 的 增 加 向
左下降比较平缓； CaO 与 MgO 二
L2=(d-2)/(d-L’)=26.3%
L3=(c-3)/(c-L’)=28.4%
还原气氛：设FeO =30% L4=(m’-4)/(m’-L’)=9.4%
L5=(d’-5)/(d’-L’)=27.1%
L6=(c’-6)/(c’-L’)=36.8%
1500℃开始形成液相吸收Fe2O3/FeO量： 氧化气氛： M—3.5% D —2.0%
CaO-MgO-C4AF (1320 ℃)
∴ C4AF对 CaO、MgO 和CaO-MgO 二元系统始 熔温度的影响是很大的。
C4AF-D /C4AF-M 比较：
D截面图：
C4AF的加入使白云石材料的液线和亚液线 分别从2400℃和2300℃迅速下降至略高于1320℃
的F点和共熔点E(1320℃)。
4）CaO-C3A-C2F系统
C3A的不一致熔点(1535℃)
高于C2F的熔点(1449℃)，
图中靠C3A一边的亚液线温 度较高，虽然向右方下降
较快，但总的看来，C3A对
CaO 高温性能的影响较 C2F为小。除两侧部分固溶
段外，始熔温度基本上都
是1389℃。 →C3A和C2F对系统的影响 近似。
5）白云石耐火材料的液相形成温度
◆ 用途
冶金白云石砂、白云石质制品
§6.4.1 与白云石质耐火材料有关的物系 1、CaO – MgO 二元系统
形成有限固溶体，液线温度 高，亚液线温度也高，低共熔 点 2370℃。 →优良性能的耐火材料 D：CaO/MgO = 58/42
—— 纯白云石
左：富镁白云石 右：高钙白云石
2、 杂质-CaO-MgO三元系统
6.4 白云石（镁钙）质耐火材料
重点内容 ◆ 杂质对MgO-CaO二元系统相平衡及性能的影响 ◆ MgO-CaO质耐火材料抗渣性能分析 ◆ 白云石质耐火材料的抗水化措施
◆ 白云石质耐火材料的生产工艺要点及与性能的关系
1、发展概况
1872年，英国石灰耐火材料
1887年，天然白云石用于酸式转炉的内衬 20世纪50年代，稳定性白云石耐火材料用于转炉炉衬 60年代，碱性炼钢转炉法，MgO-CaO系耐火材料 80年代，日本开发出CaO砖用于炼钢中
C-C3S截面：
液线走向与D-C3S截面近似，但横贯全图的第 一晶相都是CaO，CaO和MgO二固相能共存的温 度上限由C点2200℃向左下降较快。
→→对于高温性能，C3S含量不高时，镁白云石优 于白云石，而二者又远优于富钙白云石。
2） CaO-MgO-C4AF系统
CaO - MgO (2300 ℃) CaO-C4AF (1395 ℃) MgO-C4AF ( 1340℃)
美国大型钢包内衬开始普遍采用白云石砖取代高铝砖
法国和联邦德国的BOF炉中，白云石砖 90年代，日本用于钢包和中间包内衬、VOD、AOD炉等
中国：
70年代，二步法煅烧白云石熟料 沥青结合白云石砖→轻烧油浸白云石砖→沥青
结合镁白云石砖→烧成镁白云石砖→不烧镁钙
砖→无水树脂结合镁白云石砖 1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙碳 系列耐火材料制品 1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂料 及CaO过滤器
4-镁砖；
5-镁碳砖；6-镁钙砖； 7-油浸高铝砖；
8-高铝砖；
9-镁铬砖； 10-锆英石砖
耐火材料对脱硫作用的实验室研究
（5）资源丰富
（6） 容易水化
3、定义
以白云石为主要原料制成的碱性耐火材料。
4、分类
◆ CaO存在方式 含游离CaO的白云石质耐火材料——欧洲、日本、中国等 不含游离CaO的白云石质耐火材料——前苏联 ◆ CaO数量 高钙镁砂、镁白云石、白云石、高钙白云石和石灰耐火材料。
相共存的温度也
很高，亚液线由 2300℃ 向 左 方 下 降十分平缓，至 D/C3S 比 例 约 为 60/40 时，亚液化 温 度 仍 高 达 从提高高温性能的角度出发，白云石耐火 材料应选用D-C3S线上靠D端的组成点。
2200℃。
但是，图左半部
C3S-D二元系统与C3S-M二元系统比较：
M：液化温度(约2700℃)比白云石D高很多， 甚至当M/C3S的比例降至65/35时，仍在 2400℃以上，
§6.4.2 白云石耐火材料的抗渣性
1、白云石耐火材料与SiO2的反应
◆ CaO/MgO 比越低的材料吸收SiO2时其固化温度越易 降低，从而导致高温性能恶化。
◆ CaO/MgO 比越高的材料越能抵抗高硅炉渣的侵蚀。
2、白云石耐火材料与氧化铁的反应
氧化气氛：
还原气氛：
1500℃吸收Fe2O3/FeO一定量形成液相量： 氧化气氛：设Fe2O3 =15% L1=(m-1)/(m-L’)=23.8%
2、特 性
（1）耐高温性 氧化镁的熔点为2800℃，氧化钙的熔点2600℃，二者 共 熔温度也在2370℃。
（2）热力学稳定 CaO、MgO 材料对钢 水再供氧的可能性最小。
→高温真空工作环 境的炉外精炼中 （3）抗渣性强 游离CaO 对炉渣有广泛 的适应性。
（4） 净化钢液
1-石灰砖；2-刚玉砖； 3-镁铝尖晶石砖；
M截面图： MgO含量较高，液线的起点提高了 300℃， 全线液化温度都比较高，使方镁石能在较高温度 和较宽的组成范围存在；但三元共熔点E右移，
使亚液线变得更为陡峭。
→→同白云石D相比，镁白云石M的熔化温度较 高而二固相共存的温度较低。
C4AF-D/C4AF-C比较：
C 截面图： 大体与D的相似，全图第一晶相为CaO，三元共熔点E的位置右移。 如果不管高钙材料易水化问题，C4AF对白云石D和钙白云石C高温性 能的影响似乎无甚差别。
CaO-MgO-C3S-C4AF CaO-MgO-C3S-C4AF-C2F CaO-MgO-C3S-C4AF-C3A 1295℃ 1290 ℃ ＜1300 ℃
→C3A、C2F的影响相似。 →C4AF、C3A、C2F使CaO-MgO（2370 ℃）系统的始熔温 度降低900~1000℃。 C3S本身熔点高，但易与SiO2、MgO 反 应生成低熔物。所以，提高白云石材料的高温性能，必须尽 量降低Al2O3、氧化铁以及SiO2等杂质。
3） CaO-MgO-C3A系统
C-C3A / D-C3A比较：
C截面： 近右端C一段的液线和亚液线温度较D截面近D的一段稍高一些，
说明C3A含量不高时，高钙白云石C略胜ห้องสมุดไป่ตู้白云石D，但C易于水化。
M-C3A/D-C3A比较：
M截面： 与D截面相似，但液线温度高于D截面。C3A对镁白云石高温 性能的影响较D的小
亚液线向左下降的速度则与白云石D差 不多，至M/C3S为60/40时亚液相温度仍在 2180℃ 左右，与D白云石相似。
图中液线和亚液线的交点虽左移甚远， 但温度仍高达2020℃左右，加上图中的M 点比D-C3S截面的D点高200℃， ∴ 如C3S含量低于40％，镁白云石的高温 性能优于白云石。
C3S-D/C3S-C比较：
与高钙材料相比，富镁白云石 与氧化铁接触时，易于保持较 好的高温性能，也更能抵抗氧 化铁的侵蚀；在还原条件下尤 其如此。
C —1.0%
还原气氛:
M—26.5% D —16.7% C —11.4%
1） CaO-MgO-SiO2 系统
1） CaO-MgO-SiO2 系统
1） CaO-MgO-SiO2 系统
D 端：液化温度较 高 （ 2400℃ ） 随
着 C3S 的 增 加 向
左下降比较平缓； CaO 与 MgO 二
L2=(d-2)/(d-L’)=26.3%
L3=(c-3)/(c-L’)=28.4%
还原气氛：设FeO =30% L4=(m’-4)/(m’-L’)=9.4%
L5=(d’-5)/(d’-L’)=27.1%
L6=(c’-6)/(c’-L’)=36.8%
1500℃开始形成液相吸收Fe2O3/FeO量： 氧化气氛： M—3.5% D —2.0%
CaO-MgO-C4AF (1320 ℃)
∴ C4AF对 CaO、MgO 和CaO-MgO 二元系统始 熔温度的影响是很大的。
C4AF-D /C4AF-M 比较：
D截面图：
C4AF的加入使白云石材料的液线和亚液线 分别从2400℃和2300℃迅速下降至略高于1320℃
的F点和共熔点E(1320℃)。
4）CaO-C3A-C2F系统
C3A的不一致熔点(1535℃)
高于C2F的熔点(1449℃)，
图中靠C3A一边的亚液线温 度较高，虽然向右方下降
较快，但总的看来，C3A对
CaO 高温性能的影响较 C2F为小。除两侧部分固溶
段外，始熔温度基本上都
是1389℃。 →C3A和C2F对系统的影响 近似。
5）白云石耐火材料的液相形成温度
◆ 用途
冶金白云石砂、白云石质制品
§6.4.1 与白云石质耐火材料有关的物系 1、CaO – MgO 二元系统
形成有限固溶体，液线温度 高，亚液线温度也高，低共熔 点 2370℃。 →优良性能的耐火材料 D：CaO/MgO = 58/42
—— 纯白云石
左：富镁白云石 右：高钙白云石
2、 杂质-CaO-MgO三元系统
6.4 白云石（镁钙）质耐火材料
重点内容 ◆ 杂质对MgO-CaO二元系统相平衡及性能的影响 ◆ MgO-CaO质耐火材料抗渣性能分析 ◆ 白云石质耐火材料的抗水化措施
◆ 白云石质耐火材料的生产工艺要点及与性能的关系
1、发展概况
1872年，英国石灰耐火材料
1887年，天然白云石用于酸式转炉的内衬 20世纪50年代，稳定性白云石耐火材料用于转炉炉衬 60年代，碱性炼钢转炉法，MgO-CaO系耐火材料 80年代，日本开发出CaO砖用于炼钢中
C-C3S截面：
液线走向与D-C3S截面近似，但横贯全图的第 一晶相都是CaO，CaO和MgO二固相能共存的温 度上限由C点2200℃向左下降较快。
→→对于高温性能，C3S含量不高时，镁白云石优 于白云石，而二者又远优于富钙白云石。
2） CaO-MgO-C4AF系统
CaO - MgO (2300 ℃) CaO-C4AF (1395 ℃) MgO-C4AF ( 1340℃)
美国大型钢包内衬开始普遍采用白云石砖取代高铝砖
法国和联邦德国的BOF炉中，白云石砖 90年代，日本用于钢包和中间包内衬、VOD、AOD炉等
中国：
70年代，二步法煅烧白云石熟料 沥青结合白云石砖→轻烧油浸白云石砖→沥青
结合镁白云石砖→烧成镁白云石砖→不烧镁钙
砖→无水树脂结合镁白云石砖 1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙碳 系列耐火材料制品 1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂料 及CaO过滤器
4-镁砖；
5-镁碳砖；6-镁钙砖； 7-油浸高铝砖；
8-高铝砖；
9-镁铬砖； 10-锆英石砖
耐火材料对脱硫作用的实验室研究
（5）资源丰富
（6） 容易水化
3、定义
以白云石为主要原料制成的碱性耐火材料。
4、分类
◆ CaO存在方式 含游离CaO的白云石质耐火材料——欧洲、日本、中国等 不含游离CaO的白云石质耐火材料——前苏联 ◆ CaO数量 高钙镁砂、镁白云石、白云石、高钙白云石和石灰耐火材料。
相共存的温度也
很高，亚液线由 2300℃ 向 左 方 下 降十分平缓，至 D/C3S 比 例 约 为 60/40 时，亚液化 温 度 仍 高 达 从提高高温性能的角度出发，白云石耐火 材料应选用D-C3S线上靠D端的组成点。
2200℃。
但是，图左半部
C3S-D二元系统与C3S-M二元系统比较：
M：液化温度(约2700℃)比白云石D高很多， 甚至当M/C3S的比例降至65/35时，仍在 2400℃以上，
§6.4.2 白云石耐火材料的抗渣性
1、白云石耐火材料与SiO2的反应
◆ CaO/MgO 比越低的材料吸收SiO2时其固化温度越易 降低，从而导致高温性能恶化。
◆ CaO/MgO 比越高的材料越能抵抗高硅炉渣的侵蚀。
2、白云石耐火材料与氧化铁的反应
氧化气氛：
还原气氛：
1500℃吸收Fe2O3/FeO一定量形成液相量： 氧化气氛：设Fe2O3 =15% L1=(m-1)/(m-L’)=23.8%
2、特 性
（1）耐高温性 氧化镁的熔点为2800℃，氧化钙的熔点2600℃，二者 共 熔温度也在2370℃。
（2）热力学稳定 CaO、MgO 材料对钢 水再供氧的可能性最小。
→高温真空工作环 境的炉外精炼中 （3）抗渣性强 游离CaO 对炉渣有广泛 的适应性。
（4） 净化钢液
1-石灰砖；2-刚玉砖； 3-镁铝尖晶石砖；
M截面图： MgO含量较高，液线的起点提高了 300℃， 全线液化温度都比较高，使方镁石能在较高温度 和较宽的组成范围存在；但三元共熔点E右移，
使亚液线变得更为陡峭。
→→同白云石D相比，镁白云石M的熔化温度较 高而二固相共存的温度较低。
C4AF-D/C4AF-C比较：
C 截面图： 大体与D的相似，全图第一晶相为CaO，三元共熔点E的位置右移。 如果不管高钙材料易水化问题，C4AF对白云石D和钙白云石C高温性 能的影响似乎无甚差别。
CaO-MgO-C3S-C4AF CaO-MgO-C3S-C4AF-C2F CaO-MgO-C3S-C4AF-C3A 1295℃ 1290 ℃ ＜1300 ℃
→C3A、C2F的影响相似。 →C4AF、C3A、C2F使CaO-MgO（2370 ℃）系统的始熔温 度降低900~1000℃。 C3S本身熔点高，但易与SiO2、MgO 反 应生成低熔物。所以，提高白云石材料的高温性能，必须尽 量降低Al2O3、氧化铁以及SiO2等杂质。
3） CaO-MgO-C3A系统
C-C3A / D-C3A比较：
C截面： 近右端C一段的液线和亚液线温度较D截面近D的一段稍高一些，
说明C3A含量不高时，高钙白云石C略胜ห้องสมุดไป่ตู้白云石D，但C易于水化。
M-C3A/D-C3A比较：
M截面： 与D截面相似，但液线温度高于D截面。C3A对镁白云石高温 性能的影响较D的小
亚液线向左下降的速度则与白云石D差 不多，至M/C3S为60/40时亚液相温度仍在 2180℃ 左右，与D白云石相似。
图中液线和亚液线的交点虽左移甚远， 但温度仍高达2020℃左右，加上图中的M 点比D-C3S截面的D点高200℃， ∴ 如C3S含量低于40％，镁白云石的高温 性能优于白云石。
C3S-D/C3S-C比较：
与高钙材料相比，富镁白云石 与氧化铁接触时，易于保持较 好的高温性能，也更能抵抗氧 化铁的侵蚀；在还原条件下尤 其如此。
C —1.0%
还原气氛:
M—26.5% D —16.7% C —11.4%