钢铁工业为了满足严格的质量标准要求，采用RH真空脱气装置对钢水进行深度脱碳和净化。RH炉钢水脱气循环通过浸渍管(上升管和下降管)进行。在钢水处理过程中，钢包中钢水辐射热从外部加热炉体钢壳，而钢水则从内部加热耐火材料，使得在喉管的内表面附近产生显著的拉伸应力，可能导致该处砖缝间产生缝隙。在RH炉服役过程中，喉管可能会因频繁的热波动而导致结构性碎裂。因此考虑采用镁碳耐火材料，其具有很强的抗热震性，不需要高温烧成，仅需要热处理，施工时预热时间短，且不存在与Cr⁶⁺相关的风险等优点。但是镁碳砖碳含量高，易氧化，且使钢水增碳，因此巴西泰纳钢厂(Ternium Brasil)和奥镁(RHI Magnesita)联合开发出一种含有特定类型石墨的超低碳镁碳材料(MgO-ULC)，其固定碳含量可以低于1.8%(质量分数)，并在泰纳巴西钢厂RH炉进行了工业化试验。

巴西泰纳钢厂RH炉下部设备工作衬目前使用的是一种经过二次烧成的传统镁铬砖。而新开发的超低碳镁碳耐火砖，是经过树脂结合、热处理固化，并含有一种特殊类型的石墨，使得固定碳含量仅为1.8%(质量分数)。MgO-ULC只需热处理固化，与需要高温烧成的MgO-Cr2O3材料不同，节约了生产时间，降低了能源成本，减少了碳足迹。MgO-Cr2O3和MgO-ULC两种材料的化学组成和结合方式如表1所示。

首先在试验室对超低碳镁碳砖和镁铬砖两种材料物理性能测试，以评估和比较MgO-Cr2O3和MgO-ULC 材料的物理、机械和化学特性。检测结果如表2所示。虽然与传统镁铬砖相比，超低碳镁碳砖的性能有所降低，但满足使用要求。

然后在泰纳巴西钢厂进行工业化试验，将新开发的超低碳镁碳砖MgO-ULC用于两个喉管区域，传统镁铬砖用于其他部位(浸渍管)。在安装MgO-ULC的区域，建议使用抗氧化涂料，以防止材料在加热过程中氧化。

对采用MgO-Cr2O3和MgO-ULC的RH炉所有炉次脱碳情况进行深入分析，建立模型，计算脱碳值，分析新开发的超低镁碳砖对RH炉脱碳效果及钢水质量的影响。

工业化试验结果显示：1)与MgO-Cr2O3材料相比，MgO-ULC材料可将施工预热时间最高减少了70%，这有助于显著减少CO2排放，考虑到产品的生产和设备的预热，碳足迹大约减少了50%。2)与使用的MgO-Cr2O3材料的浸渍管相比，采用MgO-ULC材料的喉管保持极好状态，显示出较低的侵蚀速率，且没有出现剥落，主要是由于碳的存在，改善了热机械性能并降低炉渣的润湿性;同时MgO-ULC材料显示出更少的垂直于热面的裂纹，渗透率也更低。此外MgO-ULC质喉管衬里冷面的脱碳不影响材料性能。

脱碳分析发现，随着RH炉的运行，采用MgO-Cr2O3和MgO-ULC两种材料，RH炉脱碳效果差异的小，钢水中碳的ppm浓度差异很小，表明新开发的超低碳镁碳砖MgO-ULC对钢水质量没有大的影响，可在RH炉喉管衬里使用。

总之，新开发的超低碳(1.8%碳)镁碳砖MgO-ULC耐火材料应用于RH炉喉管，使用性能优于镁铬材料，提高了喉管衬里的使用寿命，而且对脱碳效果没有负面影响。

(赵瑞编译自《AISTech2025文集》)