在ZrB2－C质耐火材料中的应用

在连铸生产过程中，现行的浸入式水口渣线材质用ZrB2－C耐火材料，较以往的材料在抗钢水侵蚀、抗剥落等方面都有很大提高，但仍存在一定量的氧化铝堆积、较强的侵蚀等问题。利用ZrB2材质的抗钢水侵蚀性、高温性能好等优点研制出了ZrB2－C－ZrO2质水口保护环，因为ZrB2在高温下氧化生成的低熔点液相B2O3，它与共存的ZrO2进行反应，提高了液相的粘度，保证了材料的抗侵蚀性，有利于提高水口的寿命。

在MgO－C质耐火材料中的应用

将ZrB2添加到MgO－C质耐火材料中或者直接以ZrB2为骨料或细粉制成耐火砖和浇注料，在中温时其抗氧化效果比Al的抗氧化效果好。这是因为B2O3的熔点是450℃，在相当低的温度下就开始生成液相，凝缩在MgO颗粒上，逐渐生成含MgO多的反应物，约到700℃以上时B2O3生成的熔凝物显著增多，随之生成的液相起到了保护层的作用，抑制了氧的扩散，有效地发挥了抗氧化剂的作用，但是在高温时，添加Al作为抗氧化剂的优势显现出来。这是由于B2O3在高温下更易于蒸发，使得抗氧化性能减弱。

在Al2O3－C质耐火材料中的应用

ZrB2作为抗氧化剂加到Al2O3－C质耐火材料中，在700～12000C之间能达到很好的效果。这同样也是由于低温液相的形成，由ZrB2氧化生成的B2O3 ·Al2O3熔融相，其抗氧化机理与MgO－C质耐火材料大致相同。此外，在氧化后的试样中发现有熔点高达1965℃的9Al2O3·B2O3结晶相存在，这种在凝缩开始阶段、低温下生成的液相可以随着反应的进行生成高温产物并带来较高的抗侵蚀性。

因此，无论是水口砖还是耐火砖、浇注料，若同时添加ZrB2与金属，制品的性能如抗氧化性、抗侵蚀性和抗热震性都将大大提高。（摘自《现代技术陶瓷》）

 

钢铁工艺优化对耐火材料发展的影响

 

钢铁是重要的基础材料，也是国民经济建设中一种不可替代的材料，一定时期内钢铁发展展示了一个国家的国力。在科学高速发展时代，钢铁工艺优化得到快速发展，而钢铁工艺发展离不开耐火材料，钢铁工艺的优化必须有耐火材料的支持。从一定意义上讲，一个新工艺的发展和完善，必须依赖相适应的耐火材料。如，连铸工艺技术发展有长水口、滑动水口、浸入式水口等优质特种耐火材料作为主要的支持条件之一。同样，冶金工艺发展也促进、推动了耐火材料的技术发展。

1 炼铁工艺及耐火材料

现有的炼铁工艺有高炉炼铁、直接还原、熔融还原三种方法。三种炼铁工艺不同，所用窑炉不同，不同窑炉所选用的耐火材料也不同。在这三种工艺中，高炉炼铁的产量占总量的80％。今后十几年内，高炉炼铁仍是主要生产工艺。高炉工艺优化主要表现为高效、高炉大型化及高炉长寿。高效体现在高炉利用系数提高到2.5~3.0；高炉大型化是容积在3000m3以上；高炉长寿由过去的3~5年提高到10年以上。高炉实现大型化后，铁水运送也由过去一贯采用的铁水包逐渐改为铁水鱼雷车。为优化炼钢工艺，在鱼雷车和铁水包中实现三脱，即脱硅、脱硫、脱磷。此外，熔融还原、直接还原已有工业化生产线。工艺的优化和新工艺对耐火材料提出了新的要求。

2 耐火材料的发展

随着高炉大型化及长寿技术发展，高炉用耐火材料的基本变化如图1所示。http://chinabaike.com/uploads/allimg/110408/0409401048-0.gif

 

图1中a为20世纪70年代以前高炉用炉衬；b为80年代高炉炉衬；c为90年代高炉炉衬；d为现在多用的薄炉壁高炉炉衬。

由图可知：70年代前，炉腹、炉身用普通高铝砖，炉缸用普通炭砖。70年代以后，炉腹、炉身使用SiC砖，炉缸使用微孔炭砖。90年代，高炉炉衬结合前两种材料特点进行复合砌筑，即高导热微孔炭砖砌筑在靠近炉壳处，刚玉质材料砌筑在工作面上，直接与铁水接触。复合砌筑的优点，一是快速把靠近炉壳的热量向冷却壁扩散，二是抗侵蚀的刚玉质材料直接与铁水接触，既耐铁水侵蚀，又保持铁水温度。到了21世纪初，大型高炉炉衬相继采用薄炉衬，即炉缸仍采用陶瓷杯，炉底采用高导热材质的薄炉底，炉身采用镶砖冷却壁，如图1d所示。

表1列出了现代大型高炉用耐火材料的性能指标。http://chinabaike.com/uploads/allimg/110408/04094022C-1.jpg

 

    出铁沟工作衬和铁水包衬随着高炉工艺优化也相应变化。20世纪70年代前，出铁沟用材料一般为Al2O3－SiO2系列材料。70年代后，国外开始用Al2O3－SiC－C系列。到80年代，这种材料在国内也得到应用，其施工方式由干式捣打发展为振动浇注，直到现在的自流浇注料、快速烘烤浇注料、免烘烤干铺料。

    铁沟通铁量过去为3~5万t，现在通铁量已达15~30万t，材料消耗成倍降低。关于鱼雷车或铁水包内衬，随着“三脱”工艺的实施，其单一炉衬已经不能满足使用的要求，与铁水接触部位用Al2O3－SiC－C砖，但在渣线和炉口，则分别采用抗碱侵蚀和不粘渣的耐火材料。表2是几种常用铁沟料的理化性能指标。表3是鱼雷车用耐火材料的理化指标。

 

3 炼钢工艺与耐火材料

炼钢工艺的主要变化是由平炉变为转炉，同时转炉也向大型化发展（100 t以上）。另外，随着短流程发展，电炉炼钢得到迅速发展，目前国外钢产量30％以上是由电炉生产。

冶炼工艺表现由单一吹炼（顶吹、侧吹、底吹）发展为顶底复合吹炼。为进一步提高钢的质量，钢包精炼工艺得到迅速发展，这项工艺发展可用图2表示。

4 耐火材料的发展

冶金工艺的变化，使耐火材料结构发生根本性的变化，这种变化趋势如图3所示。

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