CAS-OB精炼装置隔离罩用耐火浇注料的技术选型与应用解析

CAS-OB（Composition Adjustment by Sealed Argon Bubbling with Oxygen Blowing）精炼工艺中，隔离罩是确保精炼效果与操作安全的核心部件。然而，其工作环境极为苛刻，对耐火材料的性能提出了严峻挑战。隔离罩通常由上下两部分构成，均采用耐火浇注料整体浇筑，但在材料体系的选择上，展现了不同的设计思路和地域特点。

上下部分迥异的损毁机制与材料对策

隔离罩上部主要经受高温辐射和烟气侵蚀，其工况相对温和。在这一区域，欧洲钢厂倾向于采用添加Cr₂O₃的高铝低水泥浇注料，利用Cr₂O₃形成的固溶体来提升材料的抗侵蚀性能。而国内则更多地选择技术成熟、成本可控的低膨胀Al₂O₃-SiO₂系浇注料。尽管技术路径不同，但这两种方案均能确保上部隔离罩的使用寿命稳定在100炉次以上。

真正的挑战在于隔离罩的下部。在精炼过程中，下部结构需要浸入钢水约300mm深。同时，钢包底部的透气砖持续吹入氩气，剧烈搅动钢水和熔渣，对浸入的隔离罩下部形成强烈的冲刷与侵蚀。这一区域是整个装置损毁最快的薄弱环节。

针对这一核心痛点，业界探索出不同的材料优化方向：

• 欧洲方案：普遍采用在电熔刚玉基低水泥浇注料中复合添加SiC和碳（C）的方案。其主要机理是利用SiC和碳的优良抗热震性及对钢渣的低润湿性，在材料表面形成一层致密的保护层，有效阻碍熔渣渗透和化学侵蚀。
• 中国方案：则走出了一条不同的技术路径，侧重于在电熔刚玉体系中引入MgO超细粉。MgO的引入，能够在高温下与Al₂O₃反应原位生成镁铝尖晶石（MgAl₂O₄），从而显著细化材料的显微结构、堵塞气孔，物理性地提升抗熔渣渗透能力和整体耐蚀性。

这两种方案目标一致，即提升下部罩体的耐用性，并且都取得了不错的效果，寿命同样能达到100炉次以上。

维护与演进：从宝钢实践看材料发展

即便选用了高性能浇注料，面对严酷的服役条件，隔离罩下部的渐进性损毁仍不可避免。为延长整体使用寿命、控制生产成本，在线热喷补成为钢厂日常维护不可或缺的手段。目前，应用最广的喷补料为镁铝质材料。

国内钢企在材料国产化与性能优化上也进行了大量探索。以宝钢为例，其CAS-OB保护罩的材料选型就经历了一个典型的优化过程。初期采用的是常规的、Al₂O₃含量高于90%的刚玉质耐火浇注料。随着对损毁机理认识的深入，后逐步升级为采用细粉凝聚结合技术的刚玉-尖晶石质耐火浇注料。这次材料升级，将保护罩的平均使用寿命稳定在了104次，显示出尖晶石强化对于抵抗钢渣侵蚀的显著效果。

性能指标：衡量浇注料品质的标尺

不同体系的刚玉质浇注料，其理化性能是决定其现场应用表现的基础。根据行业标准YB/T 4197—2009，CAS-OB精炼装置常用的几种浇注料的关键性能指标如下表所示。

表1 刚玉质、刚玉尖晶石质、铬刚玉自流耐火浇注料理化指标（YB/T 4197—2009）

注：带“*”的项目为验收检验项目。

表中的SF90/SF92代表纯刚玉质浇注料，SF90M代表刚玉-尖晶石质（添加MgO），SF90C则代表铬刚玉浇注料。这些指标，尤其是烧后强度和体积密度，直接关系到材料在高温下的结构稳定性和抗侵蚀能力。确保每一批次浇注料都严格符合这些关键性能指标，是实现CAS-OB装置稳定长寿运行的前提。

要准确评定这些复杂的理化指标，需要依赖精密的实验设备和严格的测试流程。这正是专业检测实验室的核心价值所在，它为材料的研发、品控和失效分析提供了可靠的数据支持。

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