隨著爐外精煉和合金化工藝在煉鋼過程所占的比重越來越高,，鋼包工作襯用耐火材料的重要性越發(fā)凸顯． 鋼包工作襯用耐火材料對夾雜物的作用和影響,，因材料成分,、結構等而有所區(qū)別,，因此鋼包工作襯用耐火材料自身的物理化學性質及其與鋼液和鋼渣的反應是鋼包襯耐火材料研究中最為關注的方向,，同時上述兩個方面對于夾雜物的精確控制和鋼水品質的提升也至關重要,，隨著現(xiàn)代工業(yè)對鋼材品質要求的逐漸提升,，鋼液精煉方式趨向于多樣化．為了滿足不同時期的精煉需求,，鋼包工作襯用耐火材料的發(fā)展也經歷了幾次重要的變化．下面，將從高鋁磚系,、碳復合系,、剛玉--尖晶石澆注料系和氧化鈣系4種典型耐火材料的各自特點、發(fā)展軌跡和研 究現(xiàn)狀來進行回顧和總結．
1 高鋁磚系耐火材料
黏土磚( 主要成分為鋁硅酸鹽)從20世紀60 年代初到70年代末一直是我國鋼包工作襯用耐火材料的主要選擇,，但其使用壽命低,，消耗量大，同期,，國外鋼包已開始使用高鋁磚作為主要襯磚自20世紀70年代末到90年代初,，隨著我國煉鋼工藝的改進和冶煉技術一定程度的發(fā)展，高鋁磚逐漸被鋼廠所采用． 高鋁磚的獲取主要是基于天然的鋁礬土,，在當時使用條件不太苛刻的情況下,，沒有精煉或者精煉處理時間很短，高鋁磚襯的壽命也只在20～ 30 次左右．為了提高普通高鋁磚工作襯的使用壽命,，人們采用提高 Al2O3 含量或者添加鋯英石,、紅柱石微粉等方法．其原理在于通過提高高鋁磚的耐火度及荷重軟化溫度，實現(xiàn)材料抗渣性能的提升．用這種高鋁磚作鋼包工作襯用耐火材料,，使用壽命相較于普通高鋁磚有所增加． 改進后的高鋁磚與鋼水接觸后盡管會形成以剛玉,、莫來石為主要礦物的高熔點反應層，但高溫下同樣含有較高的液相量．這些缺點導致高鋁磚在面對熱沖擊作用的服役過程中,， 很容易被鋼水和熔渣滲透,，形成較厚的滲透層，容易掛渣和剝落,，致使內襯損壞很不均勻．后續(xù),，研究者又相繼推出了化學結合高鋁磚、磷酸或者磷酸鹽結合的高鋁質搗打料及高鋁澆注料等來提高材料的抗剝落性能,，從而進一步提高了高鋁質鋼包內襯的使用壽命,，但是這些處理方法常會對鋼液質量造成不利影響,，比如磷酸或者磷酸鹽會向鋼中引入。
隨著精煉溫度的升高和精煉時間的延長,，高鋁磚壽命低的問題逐漸變得無法克服．此外,，高鋁磚系耐火材料中的SiO2 在服役過程中將不可避免地導致鋼水增Si，其典型反應如下:
3( SiO2 ) + 4［Al］→2( Al2O3 ) + 3［Si］
同時,，高鋁磚系耐火材料也會與熔渣中的 CaO 發(fā)生相互作用,，其反應過程可用下列反應式表示:
( CaO) + ( SiO2 ) =( CaO·SiO2 )
( CaO) + 2( SiO2 ) + ( Al2O3 ) =( CaO·Al2O3 ·2SiO2 )
2( CaO) + ( SiO2 ) + ( Al2O3 ) =( 2CaO·Al2O3 ·SiO2 )
反應產物硅灰石( CaO·SiO2 ) 、鈣長石( CaO· Al2O3 ·2SiO2 ) 和鈣鋁黃長石( 2CaO·Al2O3 ·SiO2 ) 的 熔點分別為 1540,、1550 和 1590 ℃,，均低于精煉溫度． 因此，這些產物很容易受沖刷的影響而進入鋼液中,，成為相應的夾雜物．
受制于使用壽命短和污染鋼水的限制,，高鋁磚系耐火材料在鋼包工作襯領域逐漸被其他耐火材料取代