转炉炉衬

转炉金属炉壳内砌筑的耐火材料层

转炉炉衬指的是转炉金属炉壳内砌筑的耐火材料层。转炉炉衬的主要功能是为高温冶金熔体完成炼钢反应提供经久耐用的容器。要求炉衬材料能耐受高温及温度的剧烈波动，耐炉渣的化学侵蚀能抵抗钢水的机械冲击和磨损。

品种和质量

转炉炉衬全部用碱性耐火材料。耐火材料种类十分广泛。按其形态可分为定形制品和不定形制品两大类，或分为烧成制品和不烧成耐火材料。定形制品包括烧成砖和打结成形砖。不定形材料是散状的耐火材料，可在砌炉时填充于特殊部位或打结成整个炉衬。

碱性耐火氧化物主要是MgO和CaO。根据其比例的不同有白云石、高镁白云石和方镁石等类别。自然界的菱镁矿煅烧后成为方镁石。方镁石是纯MgO晶体，熔点2800℃，是优质碱性耐火材料。白云石是相等的CaO和MgO相间构成的晶体，熔点约2500℃，资源分布广泛，价格便宜。高镁白云石的MgO含量比白云石高，但低于方镁石。有天然存在的高镁白云石，也有以人工配制提高了白云石MgO含量制成的。方镁石的耐火度和抗炉渣侵蚀能力优于白云石，但适当的CaO含量可以提高耐火材料的抗急冷急热性能，经研究MgO/CaO比在80/20左右有最好效果，所以镁白云石砖是转炉炉衬的优良材料。

碳有很高的耐火度（3000℃以上）。以碳和石墨为主体的碳砖，其耐热性、耐磨性、高温强度均很好，是高炉炉缸的理想砌筑材料。但碳砖不抗氧化，不能用在炼钢炉上。然而在镁砖和白云石砖中加入10%～20%的碳，它便兼有MgO和C的优点，即耐火度高、高温强度大、抗热震性好、抗炉渣侵蚀能力强。耐火砖中的碳用一定粒度和碳含量>90%的鳞片状石墨混入镁砂（或镁白云石砂）中，并用酚醛树脂等结合剂使之相互结合，有的还加入铝粉等抗氧化剂。耐火材料中方镁石晶粒完全被碳素膜所包围，碳素膜又和一些大的片状碳相连，形成坚固的碳网络结构。自20世纪70年代以来，在转炉和炉外精炼钢包的渣线、出钢口、炉嘴等高蚀损部位改用碳复合耐火材料砌筑，寿命显著提高，而且能保持设计的几何形状。

白云石耐火材料中含有CaO，容易吸水潮解变质，是其严重缺点。为了防止白云石吸水，用无水沥青作结合剂打制成砖，砖中含碳量可达约2%。为了进一步提高其含碳量，可将沥青结合的砖埋在炭粉中低温度焙烧，使沥青中的挥发分气化去除，再将轻烧过的砖重新在沥青中浸渍。这样使砖中含碳量增至5%～6%。虽然其性能比不上碳复合耐火材料，但优于一般的白云石砖，而且成本较低，称为轻烧油浸砖。

选用

沿炉衬剖面由外向内的结构分为：金属炉壳、永久层和工作层。永久层为了在工作层局部蚀穿后保护炉壳不受侵蚀，露出永久层的砖体表明应该停炉大修。永久层多选用烧成镁砖或沥青浸渍的烧成镁砖。永久层可使用1～2年。工作层的厚度比永久层大得多，在使用一个炉役后拆除重砌。工作层可以选用白云石砖和镁白云石砖，有条件时也可以选用镁砖。为了提高炉衬寿命，在蚀损严重部位也可以增加工作层局部厚度，并且用不同品质的耐火材料砌筑（如图1《转炉各层炉衬砖砌筑法》所示）。靠近永久层的“冷面”用一般材料如白云石砖，面向熔池的“热面”用优质材料如轻烧油浸砖、镁碳砖等。炉衬的砖缝或形状特殊的部位用不定形耐火材料充填。砖缝多为炉衬的薄弱环节，为了减少砖缝，工作层衬砖厚度可以比永久层大得多。但这样大砖的运输和砌筑比小砖要麻烦。

沿炉衬一周和不同高度的部位，根据其受蚀损的情况可以选用不同耐火材料：例如渣线和耳轴部位用抗化学侵蚀能力较强的镁白云石砖，受废钢和铁水冲击的装料面用耐机械磨损的高密度烧成镁砖，出钢口和底吹供气元件周围用优质镁碳砖等。当全部炉衬工作层用碳复合耐火材料砌造时，不同部位的砖中含碳量也可以各不相同。这种根据不同的损毁程度和损毁原因而选择不同品质、不同厚度的耐火材料的方法称为均衡炉衬技术，或称综合砌炉。其目的在于炉役结束时残余砖厚差别较小，既提高了炉衬寿命，又充分利用不同种类耐火材料的能力，使耐火材料消耗较低。由于钢厂所在地区、资源条件、炉子大小和所炼钢种的不同，具体的砌炉方法的材料选择也各不相同，没有统一的标准。

损毁原因

炉衬损毁的原因是很复杂的。归结起来，有以下三方面的因素：

（1）化学侵蚀。炉渣对耐火材料有很大的化学侵蚀能力。从炉渣方面而言，吹炼前期硅、锰激烈氧化生成的偏酸性渣和吹炼末期生成的高温高氧化铁炉渣对炉衬的损害最大。就炉衬方面而言，方镁石晶粒抗炉渣侵蚀能力很强，然而耐火材料中的杂质SiO2+Al2O3+Fe2O3较多时，方镁石晶粒被杂质形成的硅酸盐或铁铝酸盐所包围，这些胶结物质熔点低，容易和炉渣相作用，使炉渣沿晶粒界进入砖内，方镁石晶粒脱落失效。另外砖的体积密度较低时，气孔较多，对砖材润湿性好的渣子可以沿气孔侵入，使方镁石晶粒脱落失效。一般白云石砖中，方镁石晶粒被CaO所包围，CaO抗化学侵蚀能力不如方镁石好，所以也易受侵蚀。但高镁白云石中方镁石形成结晶网络包围了CaO，可提高抗化学侵蚀能力。因此要求耐火材料具有高纯度，SiO2+Al2O3+Fe2O3应在2%～3%以下，MgO应达到75%～85%。增加砖中的碳含量，对于减少炉衬与炉渣的润湿性和抗氧化铁侵蚀有极显著的效果。

（2）急冷急热的冲击。转炉间歇性的操作使炉衬受忽冷忽热的温度波动，又称为热震。致使耐火材料内部产生热应力而剥落。镁砖抗热震性能较差。添加CaO或加入碳材料均可改善抗热震性能。另外，砖制造时采用高压成型和高温烧成的技术，能提高砖的高温机械强度，也有利于改善抗热震性能。从炼钢操作条件方面组织均衡生产，缩短出钢后空炉等待时间，减轻炉衬温度波动也很重要。

（3）机械磨损。装废钢和铁水时对炉衬有很大的冲击力。熔池的激烈运动也对炉衬有冲刷作用。提高耐火材料的高温机械强度，可改进炉衬抗冲刷能力。高压成型技术可以使砖坯组织致密，提高砖的体积密度。高温烧成有利于方镁石晶粒的发育长大，使砖的高温机械强度增大。

总之，要提高转炉炉衬寿命，从耐火材料方面要采用高纯原料、高压成型、高温烧成，即所谓“三高”技术。从炼钢工艺方面，可应用白云石造渣技术。冶炼前期酸性渣中MgO溶解度约9%，加入适量白云石可迅速溶于渣中，减轻渣子对炉衬的侵蚀。后期碱性渣中MgO溶解度仅有3%～4%，于是过饱和的MgO析出于渣中，增大渣的黏度，并可能在炉衬表面上挂一层高MgO渣，起保护炉衬的作用。白云石造渣对提高炉衬寿命很有必要。另外在吹炼末期应避免后吹，并减少拉碳次数。在温度制度上避免过高温度吹炼。这些都是维护炉衬的必要措施。

虽然在砌炉时应用综合砌炉技术，但难免仍有局部炉衬提前损毁。利用喷补技术修复早损毁部位，使未损炉衬继续使用。喷补料用镁砂粉。喷补方法有干法、半干法和湿法。火焰喷补技术使喷补和烧结同时进行，喷补层耐用性高。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省