中国冶金报-中国钢铁新闻网 记者 夏杰生

　　钢包渣线，历来是耐火材料损毁的“重灾区”。其必然经历的高碱度熔渣的化学侵蚀、钢液与熔渣的剧烈冲刷、精炼过程频繁的温度波动三重耦合作用，往往使渣线砖成为决定整个钢包寿命的短板。如果频繁拆包、修包，会导致耐材成本居高不下、生产节奏被打乱。如今，这些困扰钢厂的痛点问题，正被北京联合荣大工程材料有限责任公司（下文简称北京联合荣大）研发的一款革命性的产品——大结晶电熔镁碳砖改写。

　　北京联合荣大研发的大结晶电熔镁碳砖，以自产98微孔大结晶电熔镁砂为核心骨料，具备下列优异特点：一是该骨料具有粗大的方镁石（MgO）晶粒、清晰的晶界和高度致密的结构，熔渣渗透通道锐减；二是MgO纯度高、Al₂O₃/SiO₂/B₂O₃等杂质极低，高温下低熔点复合相生成量极少，杂质相呈孤岛状分布于三晶界交会处，不再是连续的“渗透高速路”；三是熔渣要深入砖体，必须穿过方镁石本体，难度陡增；四是辅以优质石墨碳素材料及高效抗氧化剂，碳相赋予砖体优异的不被钢液和熔渣润湿特性，并提升抗热震与抗剥落能力。

　　综上可知，北京联合荣大大结晶电熔镁碳砖从原料源头即开始重构抗侵蚀能力，为钢包渣线部位带来38%的寿命跃升。因此，此砖被行业专家重新定义为长寿命镁碳砖的行业标杆。

　　微孔增韧结构添彩

　　从源头铸就高品质

　　据北京联合荣大董事长章荣会博士介绍：好砖始于好料，微孔增韧结构添彩。这款大结晶镁碳砖采用联合荣大通辽恒锐公司98微孔大结晶电熔镁砂，经约2800℃高温冶炼而成。其方镁石晶体充分生长，晶粒粗大、晶界清晰、结构致密，从根本上改变了熔渣侵蚀行为。

　　图1为联合荣大 通辽恒锐98微孔大结晶电熔镁砂的显微结构图

　　更为关键的是，由于通辽恒锐独特的冶炼工艺，赋予了该原料天然的微孔增韧结构——方镁石晶粒内部及其晶界处均匀分布着微米级封闭气孔。这些孤立微孔并非缺陷，而是天然的增韧相，请看下列事实：

　　一是裂纹钝化效应。即，当应力裂纹扩展至微孔时，裂纹尖端被钝化，断裂能量被大量耗散，裂纹扩展阻力呈指数级增加；

　　二是热应力缓冲。即，微孔增加了材料局部柔度，在急冷急热过程中有效吸收热膨胀/收缩应变，降低热应力峰值，显著提升抗热震性能；

　　三是闭孔阻渗。即，与贯通开孔截然不同，这些封闭微孔不构成熔渣渗透通道，在增韧的同时不牺牲抗渣侵蚀能力。“粗晶骨架+微孔增韧”的二元结构，使大结晶镁碳砖在保持优异抗侵蚀性能的同时，具备卓越的抗热震与抗剥落能力。

　　此外，这款镁碳砖的原料关键指标也处于行业领先水平：

　　例如，其MgO含量稳定在97.7%～98.1%，杂质含量极低；其体积密度高达3.50 g/cm³，气孔率低、致密度高；其Al₂O₃杂质仅0.06%，较普通电熔镁砂降低一个数量级；B₂O₃等低熔点杂质同样受到严格控制。

　　因为晶粒大、晶界少，意味着熔渣沿晶界渗透的通道显著减少；纯度高、杂质少，意味着高温下生成的低熔点硅酸盐、铁铝酸盐等液相微乎其微。北京联合荣大大结晶镁碳砖从原料端就筑起了抗侵蚀的第一道防线。

　　产品纯度跃升 杂质骤降

　　成品硬核指标 胜于雄辩

　　章荣会博士认为：成品检测数据直观展现了联合荣大大结晶电熔镁碳砖的品质优势。与普通电熔镁碳砖相比，关键指标实现全面超越：

　　注：表中MgO含量为成品砖基体化学分析结果，受砖中石墨碳、结合剂及配料设计影响；原料端大结晶电熔镁砂的MgO纯度达97.7%～98.1%。

　　氧化铝（Al₂O₃）是形成低熔点铝酸盐复合相的主要“元凶”，会显著加速砖体软化与溶解。北京联合荣大镁碳砖将这一隐患降至最低，让方镁石骨架在高温服役环境下更加稳固。同时，更低的显气孔率进一步阻碍了熔渣向砖体内部的渗透。

　　静态抗渣不惧实测

　　侵蚀差异一目了然

　　实验室静态坩埚抗渣试验是检验镁碳砖抗渣性能的关键方法。在1600℃×3h、典型CaO-SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-MgO系钢包渣条件下煅烧后，两种砖的抗渣表现差异显著。从下图可知：

　　首先，北京联合荣大大结晶电熔镁碳砖：侵蚀面平整光滑，孔洞扩大有限，熔渣渗透浅，砖体结构致密完整，渣-砖界面清晰分明；

　　其次，普通电熔镁碳砖：侵蚀面粗糙多孔，呈现严重的蜂窝状疏松结构，颗粒大量脱落，熔渣已深入砖体内部。

　　图2为  1600℃×3h静态抗渣试验对比（左：大结晶镁碳砖；右：普通电熔镁碳砖）

　　钢厂实战验证：

　　寿命提升38%

　　章荣会博士指出：结晶镁碳砖产品在实验室的优异表现，在钢厂现场得到了完美复刻。某钢厂同工况、同钢种、同包衬结构对比试验显示，得出下列结果：

　　一是侵蚀速率大幅降低。联合荣大大结晶镁碳砖液面侵蚀速率：1.18 mm/炉；现场在用普通镁碳砖液面侵蚀速率：1.64 mm/炉；侵蚀速率降低28%。

　　二是使用寿命显著延长。按行业通用80 mm安全残厚计算：联合荣大大结晶渣线砖理论寿命为152炉；现在在用普通镁碳砖使用寿命约110炉；使用寿命提高38%。

　　图3为联合荣大大结晶镁碳砖使用至110炉的热态包情况

　　灿烂的科技创新之花

　　结出丰硕的经济之果

　　这款大结晶电熔镁碳砖的基本参数如下：

　　单包每炉平均出钢量：每炉120 t；提升前渣线砖实际寿命达110炉；提升后渣线砖实际寿命为152炉；单套渣线用量仅8 t；渣线砖单价（基准价）每吨仅4500元；分厂年合格钢产量可达300万吨；渣线离线烘烤煤气总量为每次4200 m³，煤气单价每立方米仅为0.4元；渣线拆除、砌筑、清理综合人工成本每次仅0.5万元；天车吊运、包衬固废处置、备件损耗附加成本每次仅1000元。

　　这款大结晶电熔镁碳砖的年用量变化情况如下：

　　年炉数 = 3,000,000 t ÷ 120 t/炉 = 25,000炉；提升前年用量 = 25,000 ÷ 110 = 227.27套；提升后年用量 = 25,000 ÷ 152 = 164.47套；年减少渣线套数 = 227.27 − 164.47 = 62.8套。

　　这款大结晶电熔镁碳砖的年度经济效益如下：

　　折合吨钢成本可降低：274.31万元 ÷ 300万吨 ≈ 0.91元。

　　注：上述测算以渣线砖单价4500元/t为统一基准；若大结晶镁碳砖与普通砖存在价差，需按实际采购价差进行敏感性修正。

　　实践是检验真理的唯一标准颠扑不破

　　钢包渣线部位新型优选耐材应运而生

　　北京联合荣大大结晶电熔镁碳砖，以其子公司通辽恒锐公司自产98微孔大结晶电熔镁砂为核心，凭借“粗晶粒、少晶界、微孔增韧、高纯度、低杂质”的原料优势，辅以优化的碳素体系与抗氧化设计，形成以微孔增韧为特色的多重抗侵蚀屏障：

　　一是结构屏障：粗大方镁石晶粒与致密结构，阻断熔渣沿晶界快速渗透；

　　二是化学屏障：高MgO、低Al₂O₃/SiO₂/B₂O₃，抑制低熔点液相生成；

　　三是润湿屏障：碳相降低熔渣/钢液对砖体的润湿与渗透；

　　四是热震屏障：石墨碳的高导热与低膨胀特性降低热梯度应力，结合微孔结构与抗氧化剂协同保护，提高抗热震与抗剥落性能；

　　五是微孔增韧屏障：方镁石晶粒内微米级封闭气孔形成天然的增韧相，通过裂纹钝化与热应力缓冲，实现“增韧抗剥落”和“闭孔阻熔渣”的双重功效。

　　实践表明，北京联合荣大研发的大结晶电熔镁碳砖的实验室静态抗渣试验与钢厂现场验证双重背书，渣线侵蚀速率可降低28%，使用寿命可提高38%，并可带来274.31万元/年的综合经济效益，正在成为钢包渣线部位的新一代优选耐火材料。