第五章碱性耐火材料
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耐火材料工艺学 氧化镁-氧化钙系耐火材料
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3）MF在MA中的溶解度较在方镁石中的溶解度大 得多，因此MA能从方镁石中转移MF从而消除了 MF因温度波动引起的向方镁石中溶解或自其内部 析出的作用，从而提高方镁石的塑性，消除对热 震稳定性的不良影响； 4）MA与FeO反应可生成含有氧化铁的尖晶石； 5）尖晶石的熔点为2135℃，且与方镁石形成二元 系的始熔温度较高（1995℃），因而以MA作结合 物的制品的耐火度和荷重变形温度较高。
广泛采用的稳定剂有CaO、MgO及其混合物，其中 CaO较有效，MgO次之。 CaO加入量通常为3～8%或更多 （按质量计）。
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ZrO2—MgO 系 的 立 方 固 溶 体 在 长 时 间 加 热 处 理 (1000 ～ 1400℃)后会发生分解，导致制品破坏。ZrO2—CaO系立方 固溶体虽较稳定，但长时间加热时亦会发生部分分解，而 使ZrO2失去稳定作用。ZrO2—Y2O3固溶体与其它ZrO2固溶 体相比最主要优点是在1100～1400℃长时间加热不发生分 解，但这类氧化物稀缺，价格昂贵，只能局限于某些特殊 要 求 的 地 方 使 用 。 多 种 复 合 稳 定 剂 ， 如 ZrO2—MgO 和 ZrO2—CaO固溶体中加入1～2％Y2O3即可显著提高其热震 稳定性。加入3～5％Y2O3可以使固溶体完全不分解，而且 有很高的机械强度和较低的热膨胀系数。
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锆英石是ZrO2—SiO2二 元系中唯一的化合物(图71)。它在1676℃分解并在 1687℃ 异 成 分 熔 化 ， 纯 ZrSiO4 耐 火 度 在 2000℃ 以 上，随杂质含量增加，耐 火度亦相应降低。
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第二节 氧化锆制品
一、原料的制取和稳定
氧化锆在地壳中的含量约占0.026％，分布极为分散。在自 然界中主要有两种含锆矿石。
3）MF在MA中的溶解度较在方镁石中的溶解度大 得多，因此MA能从方镁石中转移MF从而消除了 MF因温度波动引起的向方镁石中溶解或自其内部 析出的作用，从而提高方镁石的塑性，消除对热 震稳定性的不良影响； 4）MA与FeO反应可生成含有氧化铁的尖晶石； 5）尖晶石的熔点为2135℃，且与方镁石形成二元 系的始熔温度较高（1995℃），因而以MA作结合 物的制品的耐火度和荷重变形温度较高。
广泛采用的稳定剂有CaO、MgO及其混合物，其中 CaO较有效，MgO次之。 CaO加入量通常为3～8%或更多 （按质量计）。
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ZrO2—MgO 系 的 立 方 固 溶 体 在 长 时 间 加 热 处 理 (1000 ～ 1400℃)后会发生分解，导致制品破坏。ZrO2—CaO系立方 固溶体虽较稳定，但长时间加热时亦会发生部分分解，而 使ZrO2失去稳定作用。ZrO2—Y2O3固溶体与其它ZrO2固溶 体相比最主要优点是在1100～1400℃长时间加热不发生分 解，但这类氧化物稀缺，价格昂贵，只能局限于某些特殊 要 求 的 地 方 使 用 。 多 种 复 合 稳 定 剂 ， 如 ZrO2—MgO 和 ZrO2—CaO固溶体中加入1～2％Y2O3即可显著提高其热震 稳定性。加入3～5％Y2O3可以使固溶体完全不分解，而且 有很高的机械强度和较低的热膨胀系数。
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锆英石是ZrO2—SiO2二 元系中唯一的化合物(图71)。它在1676℃分解并在 1687℃ 异 成 分 熔 化 ， 纯 ZrSiO4 耐 火 度 在 2000℃ 以 上，随杂质含量增加，耐 火度亦相应降低。
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第二节 氧化锆制品
一、原料的制取和稳定
氧化锆在地壳中的含量约占0.026％，分布极为分散。在自 然界中主要有两种含锆矿石。
耐火材料(6)碱性耐火材料
2. 镁方铁矿 [(Mg, Fe)O]
Mg2＋与Fe2＋离子互相置换形成的连续固溶体。 出现液相温度1850℃，完全液化温度超过2000℃，能够抵抗含铁
熔渣的优质耐火材料。
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第一节 镁质耐火材料
二、结合相 1、MgO•R203 (镁铁、镁铝、镁铬尖晶石)
– 熔点和分解温度较高（铬>铝>铁） – R203固溶于方镁石，有助于烧结（铁>铬>铝）
4. 轻烧油浸白云石制品
5. 烧成油浸白云石和镁白云石制品
6. 镁钙碳制品
7. 半稳定性白云石白云石质耐火材料
二、稳定性白云石耐材 稳定性白云石是指大气下稳定性很高的人工合成的无游离
CaO的白云石熟料。 生产：熟料破粉碎、筛分、合理级配——加入4%-6%的水混
合——成型即得不烧制品。 稳定性白云石熟料的细粉可作为结合材料——白云石水泥。 可代替镁砖使用，主要用于炼钢炉的副炉底和炉衬的安全
层、加热炉均热床和高温段炉底，以及水泥窑高温带、化 铁炉和盛钢桶的内衬.
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第二节 白云石质耐火材料
第三节 镁橄榄石质耐火材料
主晶相镁橄榄石（M2S）占65%-75%； 弱碱性耐火材料，可用于高温下受重负荷较大的情况；
用作有色冶金炉的炉衬材料，炼钢转炉和电炉的安全衬， 炼钢平炉的蓄热室和玻璃熔窑蓄热室的格子砖，锻造加热 炉和水泥窑的内衬材料。
2、硅酸盐相 性
M2S CMS C3MS2 C2S
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第一节 镁质耐火材料
三、各种镁质耐材的性质和应用
各种镁质耐火材料的耐火度，一般皆高于1920℃， 抗碱性渣侵蚀的能力也强，但依结合相的种类、性质、数
耐火材料第五章
→C4AF、C3A、C2F使CaO-MgO（2370 ℃）系统的始熔温度降低
900~1000℃。 C3S本身熔点高，但易与SiO2、MgO反应生成低熔物。所
以，提高白云石材料的高温性能，必须尽量降低Al2O3、氧化铁以及SiO2
等杂质。
二、化学组成对镁质制品性能的影响
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地
Al2O3的影响 铝铁比A/F = 0.64 铝铁比A/F ＜0.64 铝铁比A/F >0.64 CaO-MgO-C3S-C4AF CaO-MgO-C3S-C4AF-C2F CaO-MgO-C3S-C4AF-C3A 1295℃ 1290 ℃ ＜1300 ℃
→C3A、C2F的影响相似。
2.0
C/S质量比
相组合
0
MgO M2 S 镁硅砖 1860
0-0.93
MgO M2 S CMS 1502
0.93
MgO CMS 1490
0.93-1.4
MgO CMS C3MS2 1490
1.4
MgO C3MS2 1575
1.4-1.87
1.87
MgO MgO C3MS2 C2S C2S 镁钙砖 1575 1890
矿物 M MK 2400 MA 2130 MF 1750 不一致 C3S 1900 分解 M2S 1890 C2S 2130 CMS 1498 不一致 C3MS2 1575
5
C2F 1435
熔点 2800 ℃
1、 MgO-C的氧化还原反应
1、MgO的稳定性随T↑， △G↑, 稳定性↓
CO稳定性随T↑，△G↓， 稳定性↑ 2、MgO的稳定性随P'Mg↑， △G↓，稳定性↑ CO稳定性随P'CO ↑, △G↑，稳定性↓
耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿
③杂质量↓，CaO-CaO, MgO- CaO, MgO- MgO, 晶粒之 间直接结合数目增多高 →→高温强度↑
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2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
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3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
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耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
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2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
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3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
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耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
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碱性耐火材料理论基础
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1380
→→尖晶石质耐火材料以MK为优，次要矿物：M2S、C2S， 尽量减少CMS和C3MS2。
第五章 碱性耐火材料
◆ C2S（2130℃）和MA（2135℃） 为高耐火物相，但其共熔点为 1418℃。
◆ MK熔点2400℃，故C2S-MK共 熔点＞C2S-MA
MA-MK-C2S系
◆ 随着尖晶石中Cr2O3/Al2O3↑， 尖晶石相在硅酸盐熔液中溶解度 ↓，液相量↓
2800 2400 2130
1890 2130
第五章 碱性耐火材料
（1） MgO-FeO系
MgO能吸收大量FeO 而不生成液相。
第五章 碱性耐火材料 （2）MgO-Fe2O3系
MgO吸收大量Fe2O3后耐火度仍很 高，抗含铁
第五章 碱性耐火材料
（3）MgO-R2O3系
第五章 碱性耐火材料
1650℃条件下，形成的 液相量： L1＞L2＞L3
1650℃条件下，尖晶 石在液相中的溶解度： L1，＞L2，＞L3，
MA-MK-C2S系1650℃部分等温截面示意图
第五章 碱性耐火材料
尖晶石在硅酸盐液相的溶解度顺序： Cr2O3＜＜Al2O3＜Fe2O3
第五章 碱性耐火材料
→→固化温度变化规律与尖晶石-硅酸盐系统固化温度基本一致。
第五章 碱性耐火材料
（6） MgO-CaO-SiO2系
CaO-MgO-SiO2系固面图
第五章 碱性耐火材料
镁质耐火材料的CaO/SiO2和相组合的关系
C/S 分子比 C/S 质量比 相组合 0 0 MgO M2 S 0-1.0 0-0.93 MgO M2 S CMS 1502 1.0 0.93 MgO CMS 1-1.5 0.93-1.4 MgO CMS C3MS2 1490 1.5 1.4 MgO C3MS2 1.5-2.0 1.4-1.87 MgO C3MS2 C2S 1575 2.0 1.87 MgO C2S
13-14-碱性耐材理论基础和镁质耐火材料
第五章 碱性耐火材料
（2 ）显微结构
《耐火材料工艺学》
高温力学性能↑
直接结合率=直接结合程度： 固液界面间的二面角φ或Nss/N
Nss/N= 固体颗粒间接触数目/（固-固接触数目+固-液接触数目）
第五章 碱性耐火材料
《耐火材料工艺学》
cos(φ/2)=rαα/(2rαβ)
液相完全渗透晶粒的条件：rαα≥2rαβ 液相不能渗透晶粒，则必须： rαα＜2rαβ →→ cos(φ/2)＜1 →→抗渣渗透性↑
C2S结合 84.46 镁砖 C3S结合 85.22 镁砖
第五章 碱性耐火材料
● 铁的氧化物和铁酸盐
《耐火材料工艺学》
◆ FeO→（Mg· Fe）O无限固溶体，烧结↑，但MgO 晶体塑性↓，高温强度↓ ◆ Fe2O3→MF→（MF+MgO）有限固溶体，烧结↑， 但塑性↓，抗热震↓
◆ C2F:（C2F+MgO）有限固溶体，但熔点低，粘度小， 润湿能力好，耐火性↓。
第五章 碱性耐火材料
《耐火材料工艺学》
隐晶质菱镁矿：
内蒙古、甘肃、陕西、青海、新疆等属此类。
蛋白石是最常见杂质，且分布不均匀。
第五章 碱性耐火材料
菱镁矿的提纯
《耐火材料工艺学》
热选：轻烧—强度差异—菱镁矿强度↓，疏松状物料；滑石 等强度↑—风选
浮选：润湿性差异—滑石不易被水润湿—疏水—上浮；菱镁 矿—表面离子键能强—亲水—不易浮。
第五章 碱性耐火材料
添加物的影响：“晶界工程” —— Y2O3等稀土氧化物 —— WO3 —— ZrO2
《耐火材料工艺学》
1,2,3: CaWO4
4,5: CaWO4+MgWO4+C3S(m)+CMS(m) 6: C2S
《碱性耐火材料》课件
质量控制
化学成分分析
对耐火材料的化学成分进行严格控制，确保 其符合相关标准和客户要求。
物理性能检测
对耐火材料的物理性能进行检测，如密度、 气孔率、热膨胀系数等。
微观结构观察
采用显微镜等手段观察耐火材料的微观结构 ，如晶粒大小、相组成等。
成品检验与包装
对成品进行严格的质量检验，确保无缺陷， 并进行适当的包装和标识。
抗腐蚀性
对酸性炉渣和熔融金属具有一定 的抵抗能力。
碱性耐火材料的优势与局限性
• 良好的热震稳定性：能承受温度骤变引起 的热冲击。
碱性耐火材料的优势与局限性
局限性
对碱性渣的抵抗能力较差。
在高温下容易与含氧化钙高的炉渣发生化学反应。
长期使用过程中可能会发生结构变化和性能衰退。
对未来发展的建议与展望
陶瓷烧成窑
碱性耐火材料用于陶瓷烧成窑的内衬，承受高温 和化学侵蚀，确保陶瓷产品的质量和产量。
玻璃熔炉
在玻璃熔炉中，碱性耐火材料用于制造熔池、通 道和流道等关键部位，确保玻璃液的流动和均匀 性。
陶瓷和玻璃制品的烧成
碱性耐火材料作为陶瓷和玻璃制品烧成的载体， 提供良好的热稳定性和化学稳定性。
其他领域
水泥工业
研究和发展新型的制备技术，如3D打印技术，以实现耐火材料的 快速、高效、定制化生产。
纳米技术应用
利用纳米技术改善耐火材料的微观结构和性能，提高其高温稳定性 和抗侵蚀性。
复合技术
通过复合技术将耐火材料与其他材料结合，实现多功能化和高性能 化。
新材料开发
01
高性能碱性耐火材料
研发具有更高性能的碱性耐火材料，满足高温、高压、高腐蚀等极端条
03
未来研究应关注材料的复合化、纳米化和 智能化方向。
【优选】耐火材料工艺之碱性耐火材料PPT资料
侵蚀表面增大；
③杂质量↓，CaO-CaO, MgO- CaO, MgO- MgO, ① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌少量的焦油防止水化。
注：细气孔，碳素均匀分布砖比粗气孔和粗碳粒的砖抗渣性能好。
（1）化学组成：CaMg(CO3)2，复盐，
在大气中易水化。
（2）烧结阶段
T↑→晶格缺陷得到校正，晶体长大。 1200℃后，长大速度↑；1600℃后，气孔由50%降 到15%， 体密3，活性↓；2000℃后，体密 3。
（3）化学矿物组成对白云石质耐火材料性能的影响
其中，◆Al2O3 、。SiO2是有害杂质； ◆在转炉冶炼时将炉渣由高钙 变成低钙硅酸侵蚀炉衬。
①能堵塞气孔,抑制炉渣向砖内渗透; ②能避免高温炉衬长时间裸露大气中,防止衬砖氧化脱碳; ③能减缓钢水和炉料对炉衬的冲刷和撞击; ④炉衬易挂渣,也易喷补等。
（4）净化钢液
(a)因为游离CaO能捕捉钢中非金属 夹杂,形成低熔物 上浮进入炉渣中。
(b)在冶炼超低碳钢(＜0.03%时),镁钙 碳砖可能还大 大减少或消除使用镁碳砖时可能出 现的增碳现象。
一、与白云石质耐火材料有关的物系 二、白云石耐火材料的抗渣性
三、白云石原料
1、天然白云石 2、冶金白云石砂 3、人工合成白云石
1、天然白云石
1）天然白云石的性质
（1）化学组成：CaMg(CO3)2，复盐，
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
Ca2+半径比Mg2+大，极化能力较弱，被O2-略为推出。 CaO的晶格较为疏松，晶格常数 CaO-4.80×10-4µm， MgO-4.20×10-4µm，密度低，比MgO更容易水化。
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第四章 碱性耐火材料
重容：
◆ 与主成分MgO或CaO相关物系的相组成变化及特点 ◆ 化学矿物组成对MgO-CaO系耐火材料性能的影响 ◆ 原料的种类及其烧成物理化学 ◆ 制品生产工艺要点、性能及主要应用
陶瓷结合，直接结合
2019/9/20
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碱性空气转炉成功的关键： 白云石耐火材料的开发成功
1、MgO-C的氧化还原反应 1、温度： MgO 的稳
定性随温度的提高而 下降， 而CO的稳定性 随温度的提高而更加 稳定；当MgO和CO共 处一系并在两者曲线交 点以上温度时，发生反 应； 2、压力：压力降低， MgO 的稳定性下降， 而 CO的稳定性提高。
MgO(S)+ C(S)→Mg(g)+CO(g)
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所以, ♦ Fe2O3能促进烧结，避免出现 液相的温度降低，并减少液相量；
2、 MgO-FeO、 MgO-Fe2O3系相图
1850℃
1400
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1720
，
以上是炼钢工业日益广泛应用镁质耐火材料的重要原因。 缺点：在还原性气氛下，会和碳反应形成Mg金属蒸气和CO, 即转炉炉衬将发生还原反应，消耗氧化镁和碳。
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钢方法。英国军事工程师贝塞麦于1856年在英国科学协会发
表演讲，题目是《不使用燃料、只吹入空气就可以变铁水为
钢》。他提出将熔化的生铁放入转炉内，吹进高压空气，使
生铁中所含的硅、锰、碳、磷燃烧掉，从而炼出钢来。贝塞
麦发明了梨形可动式转炉，只花10分钟就可把10吨～15吨铁
水炼成钢。若是用搅拌法需几天时间才能完成。所以，这是
一种生产率高、成本低的炼钢方法，成为冶金史上的一大创
举。但是，贝塞麦发明的转炉是酸性转炉，在酸性转炉环境
中，磷很难被氧化除掉。所以，贝塞麦转炉在欧洲只适用于
拥有大量低磷低硫铁矿石的瑞典和奥地利等国。1879年，英
国冶金学家托马斯提出了碱性转炉炼钢法，即采用白云石高
温烧成的熟料，混合焦油做成碱性的耐火砖炉衬，冶炼过程
对溅渣技术最早的报道文献出于美国国家钢 厂，该厂1980年开始在转炉出钢后用氧气喷枪吹 氩作为维修措施，用渣喷涂炉衬。氩气的高成本 和缺少高压情性气源阻碍了该系统的广泛应用。 近些年来，多数钢厂容易得到制氧半成品的便宜 氮气，这就使溅渣技术成本更低和更有吸引力。
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转炉炉衬中，将发生MgO-C还原反应，消耗氧 化镁和碳，引起炉衬解体。
采取措施：
①降低MgO的蒸汽压； ② 改变碳的性质（石墨化） 稳定碳； ③ 增大气体的扩散阻力：（使砖体致密）； ④ 实行炉衬溅渣层保护（溅渣护炉, 高镁硅酸盐）。
2019/9/20
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中吹入空气并加入生石灰。这样便使整个反应在碱性高温条
件下进行，被氧化的磷与石灰结合起来，残留于渣内而不返
回钢内，脱磷问题因此得以解决。托马斯的这一方法，很快
被盛产含磷铁矿石的德国、法国广泛应用，从而进一步促进
了炼钢的发展。
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分类及特点:
碱性耐火材料=氧化镁或氧化钙或氧化镁-氧化钙 分类:
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3、 MgO-R2O3(Fe、Al 、Cr系相图)
①三个二元系统的固化温度分别为： T始熔=1720、1995、2350℃；
②在方镁石中的固溶度是：
（1000℃Fe的2O固3>溶>FCe度2rO均23O很3>低CArl2）2OO3；3 Al2O3 ③1700℃时，固溶度分别是：70% FM，14% K-M，3% A-M。
9
溅渣护炉
基本原理 转炉出钢后，留下部分终渣，将
渣中MgO含量及粘度调整到适当范 围后，用氧枪高速喷吹氮气，使炉 渣溅到炉壁上，经快速凝固形成挂 渣层，达到护炉的目的。
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溅渣护炉
具体做法:在出钢后将转炉前后摇动，使装入 侧和出钢侧涂渣，这通常都是在每炼一炉钢后进 行一次性的涂渣操作。虽然这种涂渣技术对于炉 底、装入侧及出钢侧是有效的，但不能使转妒所 有部位均涂上渣，特别是位于炉体不能向侧面摇 动，致使筒体上部和耳轴部位不能涂渣。由于溅 渣技术确实能使炉衬较均匀涂渣。因而成为一种 有重要意义的技术。
平炉：高荷重软化点的炉顶硅砖问世
氧气转炉、炉外精炼、连续铸锭的成 功，均是以镁质耐火材料和镁碳质耐火材 料为基础。
2019/9/20
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转炉炼钢（converter steelmaking）：是以铁水、废钢、 铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理 热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过 程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的 部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类分为空气转炉和氧 气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、 产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普 遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍 的冶炼。
பைடு நூலகம்
2019/9/20
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§4.1 镁质耐火材料
— 1860年开始用于转炉炉衬； — 1880年用镁砂作平炉炉底，奥地利开始大量生
产镁砖； — 1895年美国、1900年俄国生产镁砖； — 解放后，我国开始生产镁砖。
2019/9/20
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一、与镁质制品有关的物系
MgO－（C，FeO，R2O3，CaO，SiO2）
平炉炼钢（open hearth steelmaking）：以煤气或重油 为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等
原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。
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碱性转炉炼钢法
19世纪初期，随着工业革命的迅速发展，对钢铁的数量和质
量的需求越来越高。于是，人们开始寻求新的更加有效的炼
①镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。含镁质不定形耐 火材料和镁质制品两大类。
②石灰耐火材料：CaO≥95%，氧化钙。 ③白云石质耐火材料：白云石，氧化钙和方镁石。含镁化白
云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
性能特点： 耐火度高，抗碱性渣和铁渣侵蚀性强。
应用： 氧气转炉、电炉、平炉、钢包、炉外精炼和有色 熔炼等。
重容：
◆ 与主成分MgO或CaO相关物系的相组成变化及特点 ◆ 化学矿物组成对MgO-CaO系耐火材料性能的影响 ◆ 原料的种类及其烧成物理化学 ◆ 制品生产工艺要点、性能及主要应用
陶瓷结合，直接结合
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碱性空气转炉成功的关键： 白云石耐火材料的开发成功
1、MgO-C的氧化还原反应 1、温度： MgO 的稳
定性随温度的提高而 下降， 而CO的稳定性 随温度的提高而更加 稳定；当MgO和CO共 处一系并在两者曲线交 点以上温度时，发生反 应； 2、压力：压力降低， MgO 的稳定性下降， 而 CO的稳定性提高。
MgO(S)+ C(S)→Mg(g)+CO(g)
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所以, ♦ Fe2O3能促进烧结，避免出现 液相的温度降低，并减少液相量；
2、 MgO-FeO、 MgO-Fe2O3系相图
1850℃
1400
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1720
，
以上是炼钢工业日益广泛应用镁质耐火材料的重要原因。 缺点：在还原性气氛下，会和碳反应形成Mg金属蒸气和CO, 即转炉炉衬将发生还原反应，消耗氧化镁和碳。
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钢方法。英国军事工程师贝塞麦于1856年在英国科学协会发
表演讲，题目是《不使用燃料、只吹入空气就可以变铁水为
钢》。他提出将熔化的生铁放入转炉内，吹进高压空气，使
生铁中所含的硅、锰、碳、磷燃烧掉，从而炼出钢来。贝塞
麦发明了梨形可动式转炉，只花10分钟就可把10吨～15吨铁
水炼成钢。若是用搅拌法需几天时间才能完成。所以，这是
一种生产率高、成本低的炼钢方法，成为冶金史上的一大创
举。但是，贝塞麦发明的转炉是酸性转炉，在酸性转炉环境
中，磷很难被氧化除掉。所以，贝塞麦转炉在欧洲只适用于
拥有大量低磷低硫铁矿石的瑞典和奥地利等国。1879年，英
国冶金学家托马斯提出了碱性转炉炼钢法，即采用白云石高
温烧成的熟料，混合焦油做成碱性的耐火砖炉衬，冶炼过程
对溅渣技术最早的报道文献出于美国国家钢 厂，该厂1980年开始在转炉出钢后用氧气喷枪吹 氩作为维修措施，用渣喷涂炉衬。氩气的高成本 和缺少高压情性气源阻碍了该系统的广泛应用。 近些年来，多数钢厂容易得到制氧半成品的便宜 氮气，这就使溅渣技术成本更低和更有吸引力。
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转炉炉衬中，将发生MgO-C还原反应，消耗氧 化镁和碳，引起炉衬解体。
采取措施：
①降低MgO的蒸汽压； ② 改变碳的性质（石墨化） 稳定碳； ③ 增大气体的扩散阻力：（使砖体致密）； ④ 实行炉衬溅渣层保护（溅渣护炉, 高镁硅酸盐）。
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中吹入空气并加入生石灰。这样便使整个反应在碱性高温条
件下进行，被氧化的磷与石灰结合起来，残留于渣内而不返
回钢内，脱磷问题因此得以解决。托马斯的这一方法，很快
被盛产含磷铁矿石的德国、法国广泛应用，从而进一步促进
了炼钢的发展。
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分类及特点:
碱性耐火材料=氧化镁或氧化钙或氧化镁-氧化钙 分类:
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3、 MgO-R2O3(Fe、Al 、Cr系相图)
①三个二元系统的固化温度分别为： T始熔=1720、1995、2350℃；
②在方镁石中的固溶度是：
（1000℃Fe的2O固3>溶>FCe度2rO均23O很3>低CArl2）2OO3；3 Al2O3 ③1700℃时，固溶度分别是：70% FM，14% K-M，3% A-M。
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溅渣护炉
基本原理 转炉出钢后，留下部分终渣，将
渣中MgO含量及粘度调整到适当范 围后，用氧枪高速喷吹氮气，使炉 渣溅到炉壁上，经快速凝固形成挂 渣层，达到护炉的目的。
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溅渣护炉
具体做法:在出钢后将转炉前后摇动，使装入 侧和出钢侧涂渣，这通常都是在每炼一炉钢后进 行一次性的涂渣操作。虽然这种涂渣技术对于炉 底、装入侧及出钢侧是有效的，但不能使转妒所 有部位均涂上渣，特别是位于炉体不能向侧面摇 动，致使筒体上部和耳轴部位不能涂渣。由于溅 渣技术确实能使炉衬较均匀涂渣。因而成为一种 有重要意义的技术。
平炉：高荷重软化点的炉顶硅砖问世
氧气转炉、炉外精炼、连续铸锭的成 功，均是以镁质耐火材料和镁碳质耐火材 料为基础。
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转炉炼钢（converter steelmaking）：是以铁水、废钢、 铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理 热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过 程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的 部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类分为空气转炉和氧 气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、 产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普 遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍 的冶炼。
பைடு நூலகம்
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§4.1 镁质耐火材料
— 1860年开始用于转炉炉衬； — 1880年用镁砂作平炉炉底，奥地利开始大量生
产镁砖； — 1895年美国、1900年俄国生产镁砖； — 解放后，我国开始生产镁砖。
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一、与镁质制品有关的物系
MgO－（C，FeO，R2O3，CaO，SiO2）
平炉炼钢（open hearth steelmaking）：以煤气或重油 为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等
原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。
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碱性转炉炼钢法
19世纪初期，随着工业革命的迅速发展，对钢铁的数量和质
量的需求越来越高。于是，人们开始寻求新的更加有效的炼
①镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。含镁质不定形耐 火材料和镁质制品两大类。
②石灰耐火材料：CaO≥95%，氧化钙。 ③白云石质耐火材料：白云石，氧化钙和方镁石。含镁化白
云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
性能特点： 耐火度高，抗碱性渣和铁渣侵蚀性强。
应用： 氧气转炉、电炉、平炉、钢包、炉外精炼和有色 熔炼等。