关键词：炼钢炉用耐炎材料

近年来，我国也有一些铸钢企业采用了尖晶石型炉衬材料，其中，有些厂家是购买国外厂商预配好的材料，虽然使用效果很好，但生产成本提高很多，而且对它的特性不甚了解。在此，我主要是想介绍一些有关尖晶石型耐火炉衬的特性，供业界同仁自行配制炉衬材料、进一步改进炉衬材料时参考。同时，鉴于目前硅砂炉衬、镁砂炉衬、氧化铝质炉衬在我国铸钢业界还都有应用，也顺便对这些材料的特性作一点简单的介绍，供参考。

（1）硅砂炉衬

以硅砂为基本耐火材料修筑的炉衬，通常也称为酸性炉衬。硅砂的优点很多：首先是是资源丰富、价格低廉；而且以硅砂为基本耐火材料制成的坩埚，在接近其熔点的高温下仍具有很好的强度，耐骤冷、骤热的性能好；特别应该提到的是，炉衬烧结过程中，硅砂的石英相变膨胀能弥补烧结过程中的体积收缩，从而提高烧结层的致密度,降低炉衬烧结层中的孔隙率。因此，各国铸造行业中，用于熔炼各种铸铁的坩埚式感应电炉都广泛采用以硅砂为基础的炉衬材料。

但是，SiO2的耐火度低，基本上就不能适应炼钢温度。而且，SiO2在高温下的化学活性很强，能与炼钢过程中的各种碱性氧化物乃至中性氧化物作用，例如，FeO与硅砂接触后易于生成熔点为1205℃的铁橄榄石（Fe2SiO4），铁橄榄石还能进一步与SiO2或FeO作用，生成熔点为1130℃的共晶组分。此外，SiO2还可能被钢液中一些活性较强的元素还原。因此，硅砂炉衬用于炼钢，既不能保证钢的冶金质量，也不能保证炉衬的寿命。从上世纪80年代后期起，各工业国家用感应电炉生产铸钢件的铸造厂，就已经不用硅砂炉衬。据我所知，我国迄今仍有一些企业采用硅砂炉衬熔炼铸钢，这种状况是亟待改进的。

（2）镁砂炉衬

常用的炉衬材料是MgO含量为86％以上的冶金镁砂，是由菱镁矿经高温煅烧制成的。如果将冶金镁砂置电弧炉中重熔，可使其中SiO2、Fe2O3等杂质的含量降低，得到纯度更高（MgO含量在96％以上）的电熔镁砂。电熔镁砂多用于制作真空感应电炉的炉衬。

冶金镁砂的耐火度很高，是碱性电弧炼钢炉的常规炉衬材料，虽然其熔点很高，不容易烧结，而且膨胀系数大，但是由于电弧炉的炉衬很厚，借助于加入大量的粘结材料、用湿法打结，完全可以弥补这方面的不足。

如果将冶金镁砂作为感应电炉的炉衬材料，则由于炉衬厚度的制约，又不宜用湿法打结，这些不足之处的负面作用就非常明显，因而。氧化镁材料的制成的坩埚容易产生龟裂，间歇作业的炉子情况尤为严重。

（3）氧化铝质炉衬

氧化铝和锆砂都属于中性耐火材料，其中应用荣盛耐材广泛的是氧化铝，很少采用锆砂作炉衬材料。

单用氧化铝作炉衬材料，抗裂和防止酸性炉渣侵蚀的能力较强，但不适于造碱性炉渣。而且，由于其耐火度高、烧结性能较差，炉衬寿命也不很高。

（4）尖晶石型炉衬

尖晶石矿物具有类质同象的特征，品种很多，成分也比较复杂，其分子式可以写成Ｍ２＋Ｏ•Ｍ３＋２Ｏ３，式中：Ｍ２＋代表一些二价金属原子，如Mg、Fe、Zn、Mn等；Ｍ３＋代表一些三价金属原子，如Mg、Fe、Zn等。因而，也可写成(Mg,Fe,Zn,Mn)O•(Al,Cr,Fe)2O3 。

尖晶石类矿物所含的二价金属原子中，Mg２＋和Fe２＋可以任何比例互相取代；所含的三价金属原子中，以Al３＋居多，但Cr３＋可以任何比例取代Al３＋，Fe３＋则只能在一定的限度内取代Al３＋或Cr３＋。常见的尖晶石有以下几种：

镁铝尖晶石  MgO•Al2O3　　　　　　   铁铝尖晶石  FeO•Al2O3

铬铁矿（铁铬尖晶石）FeO•Cr2O3　　　 磁铁矿（铁尖晶石）FeO•Fe2O3

镁铁尖晶石　(Mg,Fe)O•(Al,Fe)2O3　　 锌铝尖晶石ZnO•Al2O3

镁铬尖晶石　MgO•Cr2O3　　　　　　　 锌铁尖晶石ZnO•Fe2O3

锰铬尖晶石　FeO•Cr2O3　　　　　　　 锰铝尖晶石MnO•Al2O3

目前，在各工业国家中，用作炼钢用感应电炉炉衬材料的，主要是镁铝尖晶石（MgO•Al2O3）,通常简称为‘尖晶石’。纯镁铝尖晶石中，MgO含量只不过是28.2％，但仍属于碱性耐火材料。

镁铝尖晶石系材料的耐火度高，热膨胀系数小，高温下的热稳定性好、抗碱性炉渣侵蚀的能力强。尤其应该提到的是：MgO和Al2O3在烧结形成尖晶石的过程中有7.9％的体积膨胀，可以弥补烧结过程中的体积收缩，减少烧结层的孔隙率，这一点与硅砂炉衬的重要优点是一致的。

镁铝尖晶石基本上没有天然的矿产，都是由人工合成的，制备的方法有电熔和烧结两种方式。我国冶金行业于1997年即参照美国铝业化学公司MR66和AR76材料的规格，制定了YB/T 131-1997《烧结镁铝尖晶石》行业标准。

尖晶石型炉衬材料，实际上并不是全部由尖晶石构成，而是以粒状Al2O3或粒状MgO材料为基础，在其中配加相应的粉状、或细粒状尖晶石形成材料，使之均匀分布在颗粒耐火材料之间，烧结过程中在氧化铝颗粒之间形成镁铝尖晶石网络，起结合作用。此外，还需要加入少量硼酸或硼酐，使之能在较低的温度（1300℃左右）即形成尖晶石网络。

美国联合矿产公司、法国米纳克矿业公司、Calderys公司等知名的耐火材料供应厂商，都有多种预配的尖晶石炉衬材料供应，可根据企业的炉型和熔炼的钢种选用，但价格都比较高。

荣盛耐材以为荣盛耐材的解决方案是：各铸钢企业，根据自己的各项具体条件，通过试验优化、选定荣盛耐材适宜的配比，自行配制炉衬材料。这样，既可以确保炉衬寿命长、钢的冶金质量高，还可以较大幅度地降低生产成本。

至于炉衬材料的组成配比，应该根据所用各种原材料的实际成分选取，并经试验确定。确定炉衬材料配比时，可按以下的目标成分计算：

以氧化铝为基础颗粒材料时  保持炉衬材料中Al2O3的质量分数为85～88％左右， MgO的质量分数为22％左右；

以氧化镁为基础颗粒材料时  保持炉衬材料中MgO的质量分数为75～85％左右，Al2O3的质量分数为15～～22％左右。

荣盛耐材是一家专业的耐火材料生产企业，可以为您定制各类炼钢炉用的耐火材料。定制电话：13526667913