電爐鋼包具有苛刻的使用工況:出鋼溫度高(1640～1690℃),鋼種多達1000種,渣系堿度范圍大(n(CaO)/n(SiO?)=0.5～5),精煉時間長(120～150min),加熱功率大等,其包底工作層長期以來采用鋁鎂碳磚、鋁尖晶石碳磚、鎂碳磚等含碳機壓磚砌筑。然而,按照超低碳鋼和高品質鋼種冶煉的要求,鋼水爐外精煉比例增加,冶煉時間變長,導致鋼水溫度升高,在鋼包中的停留時間延長,這對鋼包用耐火材料的要求越來越高。
剛玉-尖晶石澆注料以其良好的抗堿性渣侵蝕性和優異的高溫力學性能等被廣泛應用于轉爐鋼包渣線以下的工作層。將預合成或原位生成的鎂鋁尖晶石引入剛玉質澆注料中,主要是為了提高抗渣性和改善高溫力學性能。預合成的鎂鋁尖晶石具有更大的晶粒尺寸,良好的化學穩定性和低的溶解度,以及優異的體積穩定性,特別適合用在高溫高壓的鋼包底部。為此,寶鋼電爐煉鋼廠決定試用剛玉-尖晶石澆注料取代正常使用的鋁鎂碳磚,用于圓方坯生產線的鋼包包底工作層。
剛玉尖晶石澆注料與鋁鎂碳磚的性能對比
鋼鐵產業一直是我國的經濟支柱型產業。隨著社會的飛速發展，合金鋼、低碳鋼等鋼種的需求越來越大，對冶金耐火材料的要求也越來越高。自二十一世紀以來，鎂碳材料是冶金領域必不可少的堿性耐火材料。它被廣泛用于轉爐爐襯、鋼包渣線等部位。相較于傳統鎂碳材料，低碳鎂碳材料(碳含量≤8%(w))可以降低其對鋼水滲碳量，緩解鋼水脫碳的壓力。同時，減少碳的使用量是對不可再生資源的一種保護，符合我國發展綠色工業的趨勢。低碳鎂碳材料在冶煉特殊鋼時已得到很好的應用。
抗熱震性差的耐火材料會因溫度變化導致材料表面和內部產生裂紋和縫隙，并且經鋼液沖刷后會加劇裂紋的擴張。經多次沖刷后耐火材料損毀就必須停工更換，影響生產。耐火材料中的熱應力起因有二:一是耐火材料表面與內部存在較大的溫度梯度;二是耐火材料中各相的熱膨脹系數不同。提升材料抗熱震性的方法可以是在材料表面和內部制造微裂紋，利用微裂紋增韌性質中和熱應力;或者引入陶瓷相，提高材料整體強度，降低整體熱膨脹率;或者引入低熔點玻璃相，在高溫下玻璃相熔融可以分散熱應力，但是引入玻璃相會使材料強度和致密性下降，一般很少使用。
實驗室通常采用空冷法或水冷法測試耐火材料的抗熱震性能。通過反復循環加熱-冷卻過程并記錄材料的損毀情況、裂紋數量變化以及強度保持率等表示耐火材料的抗熱震性能。本文中從碳源、鎂砂原料及添加劑三個方面介紹了低碳鎂碳材料抗熱震性的研究進展，希望能對相關研究人員給予一定的幫助。
