轉(zhuǎn)爐爐襯指的是轉(zhuǎn)爐金屬爐殼內(nèi)砌筑的耐火材料層。轉(zhuǎn)爐爐襯的主要功能是為高溫冶金熔體完成煉鋼反應(yīng)提供經(jīng)久耐用的容器。要求爐襯材料能耐受高溫及溫度的劇烈波動,耐爐渣的化學(xué)侵蝕能抵抗鋼水的機械沖擊和磨損。
轉(zhuǎn)爐爐襯全部用堿性耐火材料。耐火材料種類十分廣泛。按其形態(tài)可分為定形制品和不定形制品兩大類,或分為燒成制品和不燒成耐火材料。定形制品包括燒成磚和打結(jié)成形磚。不定形材料是散狀的耐火材料,可在砌爐時填充于特殊部位或打結(jié)成整個爐襯。
堿性耐火氧化物主要是MgO和CaO。根據(jù)其比例的不同有白云石、高鎂白云石和方鎂石等類別。自然界的菱鎂礦煅燒后成為方鎂石。方鎂石是純MgO晶體,熔點2800℃,是優(yōu)質(zhì)堿性耐火材料。白云石是相等的CaO和MgO相間構(gòu)成的晶體,熔點約2500℃,資源分布廣泛,價格便宜。高鎂白云石的MgO含量比白云石高,但低于方鎂石。有天然存在的高鎂白云石,也有以人工配制提高了白云石MgO含量制成的。方鎂石的耐火度和抗?fàn)t渣侵蝕能力優(yōu)于白云石,但適當(dāng)?shù)腃aO含量可以提高耐火材料的抗急冷急熱性能,經(jīng)研究MgO/CaO比在80/20左右有最好效果,所以鎂白云石磚是轉(zhuǎn)爐爐襯的優(yōu)良材料。
碳有很高的耐火度(3000℃以上)。以碳和石墨為主體的碳磚,其耐熱性、耐磨性、高溫強度均很好,是高爐爐缸的理想砌筑材料。但碳磚不抗氧化,不能用在煉鋼爐上。然而在鎂磚和白云石磚中加入10%~20%的碳,它便兼有MgO和C的優(yōu)點,即耐火度高、高溫強度大、抗熱震性好、抗?fàn)t渣侵蝕能力強。耐火磚中的碳用一定粒度和碳含量>90%的鱗片狀石墨混入鎂砂(或鎂白云石砂)中,并用酚醛樹脂等結(jié)合劑使之相互結(jié)合,有的還加入鋁粉等抗氧化劑。耐火材料中方鎂石晶粒完全被碳素膜所包圍,碳素膜又和一些大的片狀碳相連,形成堅固的碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。自20世紀(jì)70年代以來,在轉(zhuǎn)爐和爐外精煉鋼包的渣線、出鋼口、爐嘴等高蝕損部位改用碳復(fù)合耐火材料砌筑,壽命顯著提高,而且能保持設(shè)計的幾何形狀。
白云石耐火材料中含有CaO,容易吸水潮解變質(zhì),是其嚴(yán)重缺點。為了防止白云石吸水,用無水瀝青作結(jié)合劑打制成磚,磚中含碳量可達約2%。為了進一步提高其含碳量,可將瀝青結(jié)合的磚埋在炭粉中低溫度焙燒,使瀝青中的揮發(fā)分氣化去除,再將輕燒過的磚重新在瀝青中浸漬。這樣使磚中含碳量增至5%~6%。雖然其性能比不上碳復(fù)合耐火材料,但優(yōu)于一般的白云石磚,而且成本較低,稱為輕燒油浸磚。