鋼鐵工業(yè)為了滿足嚴格的質(zhì)量標準要求，采用RH真空脫氣裝置對鋼水進行深度脫碳和凈化。RH爐鋼水脫氣循環(huán)通過浸漬管（上升管和下降管）進行。在鋼水處理過程中，鋼包中鋼水輻射熱從外部加熱爐體鋼殼，而鋼水則從內(nèi)部加熱耐火材料，使得在喉管的內(nèi)表面附近產(chǎn)生顯著的拉伸應力，可能導致該處磚縫間產(chǎn)生縫隙。在RH爐服役過程中，喉管可能會因頻繁的熱波動而導致結構性碎裂。因此考慮采用鎂碳耐火材料，其具有很強的抗熱震性，不需要高溫燒成，僅需要熱處理，施工時預熱時間短，且不存在與Cr??相關的風險等優(yōu)點。但是鎂碳磚碳含量高，易氧化，且使鋼水增碳，因此巴西泰納鋼廠（Ternium Brasil）和奧鎂（RHI Magnesita）聯(lián)合開發(fā)出一種含有特定類型石墨的超低碳鎂碳材料（MgO-ULC），其固定碳含量可以低于1.8%（質(zhì)量分數(shù)），并在泰納巴西鋼廠RH爐進行了工業(yè)化試驗。

巴西泰納鋼廠RH爐下部設備工作襯目前使用的是一種經(jīng)過二次燒成的傳統(tǒng)鎂鉻磚。而新開發(fā)的超低碳鎂碳耐火磚，是經(jīng)過樹脂結合、熱處理固化，并含有一種特殊類型的石墨，使得固定碳含量僅為1.8%（質(zhì)量分數(shù)）。MgO-ULC只需熱處理固化，與需要高溫燒成的MgO-Cr2O3材料不同，節(jié)約了生產(chǎn)時間，降低了能源成本，減少了碳足跡。MgO-Cr2O3和MgO-ULC兩種材料的化學組成和結合方式如表1所示。

首先在試驗室對超低碳鎂碳磚和鎂鉻磚兩種材料物理性能測試，以評估和比較MgO-Cr2O3和MgO-ULC 材料的物理、機械和化學特性。檢測結果如表2所示。雖然與傳統(tǒng)鎂鉻磚相比，超低碳鎂碳磚的性能有所降低，但滿足使用要求。

然后在泰納巴西鋼廠進行工業(yè)化試驗，將新開發(fā)的超低碳鎂碳磚MgO-ULC用于兩個喉管區(qū)域，傳統(tǒng)鎂鉻磚用于其他部位（浸漬管）。在安裝MgO-ULC的區(qū)域，建議使用抗氧化涂料，以防止材料在加熱過程中氧化。

對采用MgO-Cr2O3和MgO-ULC的RH爐所有爐次脫碳情況進行深入分析，建立模型，計算脫碳值，分析新開發(fā)的超低鎂碳磚對RH爐脫碳效果及鋼水質(zhì)量的影響。

工業(yè)化試驗結果顯示：1）與MgO-Cr2O3材料相比，MgO-ULC材料可將施工預熱時間最高減少了70%，這有助于顯著減少CO2排放，考慮到產(chǎn)品的生產(chǎn)和設備的預熱，碳足跡大約減少了50%。2）與使用的MgO-Cr2O3材料的浸漬管相比，采用MgO-ULC材料的喉管保持極好狀態(tài)，顯示出較低的侵蝕速率，且沒有出現(xiàn)剝落，主要是由于碳的存在，改善了熱機械性能并降低爐渣的潤濕性；同時MgO-ULC材料顯示出更少的垂直于熱面的裂紋，滲透率也更低。此外MgO-ULC質(zhì)喉管襯里冷面的脫碳不影響材料性能。

脫碳分析發(fā)現(xiàn)，隨著RH爐的運行，采用MgO-Cr2O3和MgO-ULC兩種材料，RH爐脫碳效果差異的小，鋼水中碳的ppm濃度差異很小，表明新開發(fā)的超低碳鎂碳磚MgO-ULC對鋼水質(zhì)量沒有大的影響，可在RH爐喉管襯里使用。

總之，新開發(fā)的超低碳（1.8%碳）鎂碳磚MgO-ULC耐火材料應用于RH爐喉管，使用性能優(yōu)于鎂鉻材料，提高了喉管襯里的使用壽命，而且對脫碳效果沒有負面影響。

（趙瑞編譯自《AISTech2025文集》）