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(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)及其與鋼液和鋼渣的反應(yīng)是鋼包襯耐火材料研究中最為關(guān)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(zhì)的提升也至關(guān)重要,，隨著現(xiàn)代工業(yè)對鋼材品質(zhì)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(jīng)歷了幾次重要的變化．下面,，將從高鋁磚系,、碳復(fù)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(jìn)行回顧和總結(jié)．
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(jì)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(jì)70年代末到90年代初，隨著我國煉鋼工藝的改進(jìn)和冶煉技術(shù)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(dāng)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(jìn)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(yīng)層，但高溫下同樣含有較高的液相量．這些缺點導(dǎo)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(nèi)襯損壞很不均勻．后續(xù),，研究者又相繼推出了化學(xué)結(jié)合高鋁磚、磷酸或者磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)搗打料及高鋁澆注料等來提高材料的抗剝落性能,，從而進(jìn)一步提高了高鋁質(zhì)鋼包內(nèi)襯的使用壽命,，但是這些處理方法常會對鋼液質(zhì)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(dǎo)致鋼水增Si,，其典型反應(yīng)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(yīng)過程可用下列反應(yīng)式表示:
( CaO) + ( SiO2 ) =( CaO·SiO2 )
( CaO) + 2( SiO2 ) + ( Al2O3 ) =( CaO·Al2O3 ·2SiO2 )
2( CaO) + ( SiO2 ) + ( Al2O3 ) =( 2CaO·Al2O3 ·SiO2 )
反應(yīng)產(chǎn)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(chǎn)物很容易受沖刷的影響而進(jìn)入鋼液中,，成為相應(yīng)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(lǐng)域逐漸被其他耐火材料取代