现代炼钢工艺演进：转炉技术路径及其对耐火材料的启示

钢铁的冶炼技术版图在过去数十年间发生了深刻的变革。曾经作为主流的平炉（Siemens-Martin）炼钢法，因其冶炼周期长、能耗高、效率低下等固有缺陷，已经基本退出了历史舞台。当下的全球钢铁工业，主要由两大工艺路线主导：转炉炼钢与电炉炼钢。

转炉炼钢，尤其是氧气转炉炼钢，构成了长流程钢厂的核心。其本质是向高炉产出的铁水中吹入高纯度氧气，通过剧烈的氧化反应脱除碳、硅、锰、磷等杂质，将铁水精炼成钢。这一技术的演进，很大程度上是围绕着“如何更高效、更均匀地吹氧”这一核心问题展开的。

早期的氧气顶吹技术，虽然解决了基本的脱碳问题，但对熔池的搅拌能力有限，容易导致局部区域反应不均。随后出现的底吹技术，通过炉底风口吹入气体，极大地强化了熔池的搅拌，改善了钢-渣反应的热力学和动力学条件，但对炉底耐火材料的考验也随之升级。那么，能否将二者的优势结合起来？顶底复吹技术应运而生。它综合了顶吹供氧效率高和底吹搅拌效果好的优点，成为当今大型转炉的首选配置。可以说，现代转炉技术的主流，就是顶底复吹的天下。

另一条技术路线是电炉炼钢。其大家族中虽有电弧炉、感应炉、电渣炉等成员，但工业实践中，超过95%的电炉钢是由电弧炉（EAF）生产的。因此，行业内提及的“电炉炼钢”通常就是指电弧炉炼钢。与主要消耗铁水的转炉不同，电弧炉以废钢为主要原料，通过电极放电产生的高温电弧来熔化和精炼金属，在资源循环利用方面扮演着关键角色。

为了更清晰地梳理当前的技术格局，可参见下表。

表1 现代炼钢主要工艺方法

转炉内部的工作环境是冶金工业中最为严苛的场景之一。顶底复吹工艺在带来巨大冶金优势的同时，也对炉衬——即容纳上千度钢水的耐火材料内壁——提出了极致的挑战。熔池的剧烈搅动加剧了对炉衬的机械冲刷；高温、高碱度炉渣对耐火材料产生强烈的化学侵蚀。因此，如何评估和选择能在这种极端工况下长周期稳定服役的耐火材料，成为决定转炉生产效率和成本控制的关键。对转炉用耐火材料进行精确的性能评估，例如抗渣侵蚀性、高温耐压强度、热震稳定性的检测，对于优化炉衬设计、预测使用寿命至关重要。

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