白云石耐火磚在AOD法常壓精煉轉爐爐襯耐火材料中的應用，常壓精煉爐是專用設備，外形與轉爐相似，主要有AOD爐及CLU爐兩種，其裝置由爐子、氣體輸送和添加合金料等系統(tǒng)組成。AOD法即稱為氬氧脫碳精煉法或叫作AOD爐，是美國聯(lián)合碳化物公司于1966年獲得專利權的，并于1968年在喬斯林不銹鋼公司建成了第一座15噸的AOD爐，因此AOD法也稱為JOSLYN法。

常壓精煉爐是專用設備，外形與轉爐相似，主要有AOD爐及CLU爐兩種，其裝置由爐子、氣體輸送和添加合金料等系統(tǒng)組成。常壓精煉爐與電弧爐雙聯(lián)使用，可用于生產需要量大的各種不銹鋼。它與真空加熱鋼包精煉法比較，具有以下優(yōu)點：1）投資少，成本低，設備費僅為VOD法的一半；2）供氧速度大，脫碳效率高，可用高碳合金料。能造高堿性渣，脫硫能力強；3）合金元素損失少，可回收鉻達97%以上；4）設備簡單，容易操作，能采用電子計算機控制，生產效率比VOD法高1.5 倍左右。

AOD法即稱為氬氧脫碳精煉法或叫作AOD爐，是美國聯(lián)合碳化物公司于1966年獲得專利權的，并于1968年在喬斯林不銹鋼公司建成了第一座15噸的AOD爐，因此AOD法也稱為JOSLYN法。到1979年，該爐總數(shù)已達85座，一般容量為20~60噸，最大者為175噸，其中有 40座在美國。目前，AOD爐是生產不銹鋼的最主要方法，其產量占全世界不銹鋼產量的75%左。

上圖為A0D爐爐型示意圖。1971年前美國普遍使用喬斯林公司設計的非對稱型AOD爐，新式非對稱型爐是意大利設計的，西德克虜伯公司于1972年將LD轉爐改造為對稱型的AOD爐。后兩種爐型，砌筑方便，壽命長，目前使用較多。

AOD爐的構造和工藝操作與氧氣轉爐是不同的，主要表現(xiàn)在：1）氣體噴嘴靠近爐底的半圓周側墻上布置，一般為2~5個，采用氬、氧和氮的混合氣體或純箱氣進行吹煉。由于氣體的攪拌并產生渦流作用，造成鋼水和熔渣的劇烈沸騰，嚴重地沖擊和侵蝕著熔池襯體，損毀很快。所以，熔池用耐火材料應具有耐高溫、耐沖中和抗侵蝕的性能；2）精煉溫度高，溫度波動大，一般為1620~1730℃。同時間歇時間較長，致使爐襯溫度有時降低到1000℃以下。因此，應采用熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的鎂鉻磚或鎂碳磚砌箱，以抵抗執(zhí)應力作用而造成的損毀；3）在精煉過程中，需要添加石灰、石灰石或白云石等造渣劑、廢不銹鋼或鉻鐵等冷卻劑，為了回收熔渣中的鉻，還需要加入硅鐵或錳鐵等還原劑。

在這種情況下，初期渣偏于酸性、過程渣和終渣則為堿性，要求爐襯材質不但能抵抗強堿性渣，也能適用于弱酸性渣。總之，AOD爐比氧氣轉爐的工作條件更惡劣，特別是噴嘴處側爐墻最易損毀，直接影響爐齡。

目前，AOD爐采用的耐火材料可分為鎂鉻磚、鎂白云石磚和白云石磚等三種，均為優(yōu)質產品。其爐襯使用壽命，最初只有20~30爐次，現(xiàn)在一般達到100爐次左右，最高爐齡為305爐次。

美國在AOD爐爐襯易損區(qū)試用過高純鎂磚、 浸漬鎂磚、直接結合鎂鉻磚、合成鎂鉻磚、熔粒再結合鎂鉻磚、熔鑄鎂鉻磚和白云石磚等。生產實踐證明，鎂鉻磚的使用效果較好，在70噸AOD爐上，平均爐齡為45~50爐次，最高為85爐次。在5噸AOD爐上，爐襯使用壽命最高達到126爐次。耐火材料的平均單耗為11~14公斤/噸鋼；白云石磚開始使用時，壽命較低。1976年引進了高密度低氣孔率(小于12%）的直接結合白云石磚，使用壽命與鎂鉻磚相同或略好一些，耐火材料單耗為8.5~9.5公斤/噸鋼；鎂磚因熱震穩(wěn)定性較差，不適于作AOD爐爐襯。

上圖為美國AOD爐各部位用材質。日前，爐襯高侵蝕損毀區(qū)(噴嘴周圍等部位），主要用直接結合磚、再結合磚和低氣孔磚；其余部位工作襯則用MgO含量分別為60%和40%的直接結合的鎂鉻磚或白云石磚；永久襯用普通燒成鎂鉻磚砌筑，爐身與爐帽連接處和氣體噴嘴磚外側部位，一般采用高鋁質或鎂鉻質而火搗打料或耐火可塑料制作。

上表為美國AOD爐爐襯用磚的性能，其中鎂鉻磚應用的較多。砌筑時，干砌，不留膨脹縫。普通工作村厚度為 305 毫米，噴嘴周圍側墻加厚至381毫米，噴嘴對面?zhèn)葔投S區(qū)襯里的厚度為343毫米，永久襯厚度為115毫米?？傊?，應根據(jù)AOD 爐爐襯的損毀情況，選用相應的磚種，砌成綜合爐襯，以延長使用壽命。

日本也是擁有AOD爐較多的國家。開始階段，主要采用鎂鉻磚作爐襯，目前普遍使用鎂白云石磚，而且效果比前者好。例如，55噸AOD爐爐襯用直接結合鎂鉻磚，不進行修補，平均壽命為50爐次，改用鎂白云石磚后，壽命可達70爐次。

日本大同特殊鋼公司星崎廠20噸AOD爐，自從1974年4月投產以來，噴嘴區(qū)和爐底的襯里，采用直接結合鎂鉻磚、致密直接結合鎂鉻磚和再結合鎂鉻磚砌筑，噴嘴區(qū)爐襯厚度為450毫米；其余部位用直接結合鎂鉻磚作工作襯，厚度為330毫米左右。其使用情況，見下表所示。從表中看出，隨著易損區(qū)用磚質量的提高，爐齡顯著延長，耐火材料單耗不斷下降。從1980年開始，精煉時采用白云石造渣技術，爐襯壽命又提高20%以上，耐火材料單耗降低到6.7公斤/噸鋼。

日本住友金屬工業(yè)公司和歌山鋼鐵廠90噸AOD爐，爐高7.9米，直徑4.7米，工作襯重量約為90噸，永久襯重量為30噸左右。該爐爐型、爐襯壽命和單耗，見下圖所示。2號爐用鎂白云石磚作爐襯，開始時的壽命為37爐次，至1977年達到222爐；1號爐前四個爐役采用鎂鉻磚砌筑，開始時的壽命為24爐次，第4個爐役為74爐次。后三個爐役改用鎂白云石磚，壽命達到208爐次。

目前，日本AOD爐普遍采用不同鎂白云石磚砌筑綜合爐襯，有時易損區(qū)工作襯也用高溫燒成直接結合或半再結合的鎂鉻磚，同時實行白云石造渣技術和進行熱噴補，噴涂料單耗為1~3公斤/噸鋼。這樣，AOD爐爐齡不斷提高，1978年和歌山鋼鐵廠的爐齡曾達到305爐次，耐火材料單耗降低到6公斤/噸鋼左右。下表為日本AOD爐用堿性磚的性能。

西歐白云石原料十分豐富，因此AOD爐爐襯與氧氣轉爐一樣，普遍采用白云石磚砌筑。西德和英國的AOD爐爐襯，易損部位主要用焦油浸漬燒成白云石磚和直接結合白云石磚砌筑，其余部位則用焦油結合或燒成的白云石磚作工作襯；意大利的AOD爐爐襯，普遍采用不燒白云石磚砌筑，也獲得了較好的效果。

西德博什格特公司15噸的AOD爐，主要生產奧氏體鋼、鐵素體鋼和中低碳鋼等，自從1974年投產以來，除兩個爐役用鎂銘磚作爐襯外，其余爐役均用白云石磚砌筑。易損部位采用浸漬直接結合白云石磚作爐襯，其余部位用燒成白云石磚砌筑，爐體永久襯也用白云石磚，爐帽永久襯則用與工作襯同材質的耐火搗打料搗制，為了與爐殼粘結牢固，安裝有耐熱鋼錨固釘。氣體噴嘴系用直徑為30~50毫米的不銹鋼管制成，端頭涂有氧化物涂層。該爐爐襯構造，見下圖所示。爐襯采用干法砌筑，工作襯厚度為350毫米左右，砌完后烘烤10個小時，即可生產。每周使用五天，停用兩天。其爐襯使用壽命一般約為50爐次，如經(jīng)過修補，最高爐齡為75爐次。噴嘴磚每周換一次，如操作條件和冶煉鋼種。有利的話，噴嘴磚壽命可達35~40次。

我國采用AOD爐冶煉不銹鋼還處于試用階段，目前平均爐齡為26爐次。易損部位采用再結合鎂鉻磚作爐襯，最高壽命為34爐次；改用油浸鎂白云石磚砌筑，最高爐齡達到46爐次。

應當指出，AOD爐爐帽采用新式非對稱型比對稱型的好，因為前者爐口區(qū)狹窄，吹煉時可減少大氣中氧的滲透，便于操作控制。但形狀復雜，難以砌筑。為此，爐帽襯里永久襯可采用Al2O3含量為80%的磷酸耐火可塑料和鎂鉻質或白云石質耐火搗打料進行搗制，最好采用鎂鉻質耐火澆注料澆灌，施工方便。

眾所周知，鎂鉻磚中含有較多量的方鎂石尖晶石相，硅酸鹽相狐立的存在于間隙之中，因此組織結構穩(wěn)定、致密，能抵抗酸堿性熔渣的侵蝕，在AOD爐中使用效果較好；鎂白云石磚具有優(yōu)良的抗酸堿熔渣性能，熱震穩(wěn)定性好，不被還原劑還原，而且來源廣泛，價格便宜，應用較多；白云石磚在低堿性渣中，氧化硅能與磚中的CaO作用，生成高熔點的硅酸二鈣，凝聚在磚的表面，可保護爐襯。該磚還具有較好的高溫塑性，能緩沖熱應力的作用，減少磚襯的裂縫或剝落。

生產實踐證明，在AOD爐中采用上述三種磚作爐襯，均獲得了較好的使用效果。一般來說，應根據(jù)各廠的實際情況，選用不同品種和質量的堿性磚，徹成綜合爐襯，以延長爐齡；同時，要合理的控制熔流堿度和降低鋼水湍流，也有助于提高爐襯壽命。