散气砖

散气砖是一种高寿命节能降耗新产品，结构设计合理，具有良好的热稳定性、抗冲刷性、耐侵蚀性、和抗渗透性，具吹通率高，操作安全可靠，使用寿命长等特点。

介绍由于人们对钢材质量的要求越来越高，需要对炼钢技术和炼钢工艺进行改善。炉外精炼技术是炼钢过程中重要的精炼工艺部分，可以调节钢成分及钢液的温度。而散气砖是这一工艺能够顺利实施的最关键的功能元件，对炉外精炼的可靠性和完备性起着至关重要的作用。由于钢包趋于大型化的发展，熔炼温度和熔炼时间都相继有所提高，使耐火材料在使用过程中所承受的环境越来越苛刻，因此需要进一步改善散气砖的性能，以满足当代炼钢工艺和炼钢技术对散气砖的要求。

材质和结构材质为适应炉外精炼工艺的发展，研究了MgO 细粉的质量分数对刚玉-尖晶石散气砖（砖芯）的热震稳定性、重烧线变化、常温抗折耐压强度、侵蚀指数、渗透指数的影响。通过对性能的检测分析表明，当MgO的质量分数增加时，由于MgO和Al2O3形成镁铝尖晶石相增加，使热处理后的散气砖的抗折强度增大。并且刚玉-尖晶石的热震稳定性优于传统的铬钢玉散气砖，但是还存在一些不足，其体积稳定性不及铬钢玉砖。

通过在散气砖中加入相应的添加剂，添加剂在热处理的过程中发生相变，形成高温固溶相，具有高温强度高、难以被金属熔体和熔渣润湿等优点，使散气砖的抗热震性以及抗渣性等性能得到提高。1

颗粒级配配料中的骨料、细粉、结合剂或外加剂的颗粒级配不同，会对制作的散气砖的强度、抗折、抗震等性能产生不同程度的影响。

通过优化颗粒级配，使散气砖在热处理过程后具有优异的烧后使用性能和物理性能。合理的级配对散气砖的常温和高温使用性能均有所改善，达到炼钢工艺的要求。

结构散气砖的结构主要有弥散型散气砖、直通定向型散气砖、狭缝定向型散气砖。

1.弥散型散气砖弥散型散气砖具有较高的孔隙率和渗透性。在实际生产中，通过向混合物中加入含碳化合物，由于该物质能在低温下燃烧无剩余，因此可用低温烧尽中间材料的方法得到起初的孔隙率。弥散型散气砖中分布着不同尺寸的相互贯通的气孔，在使用过程中当停止吹气时，钢包中的钢和渣会通过这些气孔渗入散气砖内较深的区域，因此在工作面产生了固密的部位。当钢包处于停包时或者当重新开始吹气时，散气砖的工作表面部位受到钢水周期性的渗透作用和侵蚀冲刷而发生气孔堵塞、吹不通或剥落现象。

2.直通定向型散气砖直通定向型散气砖的气道设计为直通孔或者是直通狭缝型，转炉主要用的散气砖结构是直通孔型。由于钢包用的直通孔型的散气砖制作较为复杂，而且该散气砖的气孔通气率小，因此直通狭缝型散气砖代替了直通孔型的散气砖。

3.狭缝定向型散气砖狭缝定向型是散气砖最普遍采用的结构形式，根据现场使用条件包括精炼钢种、精炼工艺、钢包的容量、温度、钢水静压力等设计合理的狭缝，可以使散气砖的吹通效果达到最佳、在使用中的寿命增长、安全性能稳定。与国外散气砖的性能进行比较时，该砖的透气性、使用寿命优于国外的先进产品，满足钢包精炼生产对性能指标的要求。

针对传统钢包喷粉技术，研发出一种带锥形流化室的狭缝式散气砖，通过该结构在钢包底部喷吹喷粉。一部分喷吹的粉粒随着喷吹的气流进入到散气砖的狭缝中；另一部分颗粒碰触到耐火材料壁后，流动速度快速减退，回落并聚集在该散气砖的狭缝内，阻碍气流的流通。

钢水接触到的工作面和永久层存在一定的温度差，致使散气砖的狭缝结构在该温度梯度下形成热应力而使砖体狭缝的结构宽度有所增加，冶炼过程中的钢水会流入狭缝结构中进而致使气体流通量减小，到后期导致散气砖狭缝完全堵塞。当散气砖的狭缝数量和长度一定时，通过对散气砖的位置进行合理的设计，能够使冶炼过程中的钢水得到快速的搅拌，进而提高钢水成分、温度的均匀性。

随着炼钢工艺对散气砖的要求，弥散型散气砖和直通型散气砖使用较少，普遍应用狭缝式散气砖代替前两种砖，通过控制狭缝的数量和长度，保证良好的吹通率，延长其使用寿命。2

总结及展望散气砖的损毁与耐火材料自身的材质、形状结构设计及使用环境有关。研究结果表明：

（1）优化的颗粒级配和合理的散气砖结构设计，可以改善散气砖的热震稳定性和抗渣性，进而提高其使用性能。

（2）影响散气砖使用寿命的因素诸多，但热剥落和氧气清洗是导致散气砖损毁的重要原因。通过在基质中加入氮化硅、塞隆等添加剂，使散气砖具有与钢水不润湿等特性，降低了蚀损率。

（3）合理设计吹气的搅拌时间与搅拌强度可以降低散气砖的损毁。

制备性能优异的钢包用散气砖，研究重点应该集中在以下几个方面：

（1）在满足精炼工艺的前提下，选择优异的添加剂，添加剂和骨料在热处理过程中形成高温固溶相，提高材料的抗热震性。

（2）研发新的烧结工艺，制备具有特殊性能的散气砖。1

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学