在钢铁冶炼过程中，耐火材料直接与熔渣和钢液接触。因此，作为关键基础材料，耐火材料的性能直接关系到冶炼效率、能耗和钢液质量。有一种材料堪称“幕后英雄”——这就是镁铝尖晶石基耐火材料，耐高温、抗浸蚀，能守护钢液洁净。
镁铝尖晶石基耐材 性能优势独特
镁铝尖晶石（MgAl2O4，简称MA）的熔点高达2135℃，硬度高、机械强度高，还耐化学腐蚀。以此为基础的镁铝尖晶石基耐火材料，集众多优点于一身，熔点高、导热系数低、热膨胀系数小，抗热震性和抗浸蚀性远超普通耐火材料。正因如此，它被用在钢包、电炉、水泥回转窑、水煤浆气化炉等关键热工设备内衬上。随着炼钢技术不断升级，从转炉、电炉到真空炉，高品质钢冶炼对耐火材料提出越来越苛刻的要求。镁铝尖晶石基耐火材料不仅能满足要求，还能替代含铬耐火材料，减少环境污染。
制备技术持续突破 性能再升级
在原料综合利用方面，利用工业废料做工业原料已经成为一种新趋势。研究人员用二次铝灰等工业废料制备出气孔率、耐压强度、抗折强度等性能都达标的镁铝尖晶石基耐材产品，既节约资源，又降低成本。
在耐材轻量化方面，研究人员采取固相烧结法等技术手段，成功开发出轻质闭孔耐火材料。这些材料在保持高耐压强度的同时，显气孔率显著降低，有效提升了抗热震和耐浸蚀性能。
在改善材料性能方面，研究人员发现，添加Sm2O3、Y2O3等稀土氧化物，可显著改善镁铝尖晶石基耐火材料性能。当添加2.5%的Sm2O3-Nb2O5时，该材料的常温耐压强度高达335.87MPa，抗热震测试循环次数达12次，材料性能得到显著提升。
抗浸蚀能力出众 可应对复杂工况
在高温工业中，熔渣、钢液都是耐材的“天敌”。在面对不同熔渣时，镁铝尖晶石基耐材凭借其独特机制，展示其专属防御策略。
CaO-Fe2O3-SiO2系熔渣常用于钢包，和镁铝尖晶石基材料会生成MgO-FeOx固溶体和复合尖晶石材料，从而抑制渣的浸蚀，还可生成高熔点的CA6（六铝酸钙）和CA2（二铝酸钙）等产物，形成网状结构，阻止熔渣渗透。
在铁水预处理、转炉钢包、RH精炼炉等冶金容器中，主要采用含Al2O3的四元熔渣（CaO-Fe2O3-SiO2-Al2O3）。镁铝尖晶石基耐材中的添加剂和尖晶石细粉能强化防御。添加TiO2+ZrO2复合添加剂，会生成高熔点物质堵塞气孔；金属Al粉能在耐材与熔渣界面形成致密方镁石带，双重阻挡熔渣。尖晶石细粉越细，填充性越好，抗渣性能越优。
面对高锰渣，镁铝尖晶石基耐火材料也能抵抗。该材料在抗高锰渣时，需控制显气孔率、保证骨料结合剂反应，就能减少渣渗透；此外，该材料还能抵抗水泥熟料、碱盐及碱蒸气浸蚀，适用场景不断拓宽。
与钢液“和平共处” 守护洁净钢品质
在整个炼钢过程中，钢包、中间包等冶金容器内衬耐材会与钢水直接接触，耐材与钢液之间不可避免会相互影响。这种影响一般表现为钢液对耐材浸蚀渗透和冲刷，将导致耐材的结合能力下降。研究发现，镁铝尖晶石基耐材可以改善与钢液之间相互作用情况。
在抗钢液浸蚀方面，MgAl2O4-MgAlON复合材料能减少钢液溶解和渗透；Al-MgO-MgAl2O4耐材在真空下会生成MgAlON和致密MgO层，提升抗浸蚀性能。不过需注意，添加Al2O3、Cr2O3等添加剂可能增加钢液中氧含量，降低抗浸蚀性能，需谨慎选择添加剂。
在守护钢液品质方面，富镁尖晶石耐火材料能促进钢液脱碳，在温度高于1730℃时效果更显著；在铝镇静钢、中锰钢等产品生产中，该材料产生的非金属夹杂物少，能通过形成反应层阻止有害物质传递，为高品质洁净钢冶炼提供保障。
未来发展可期 四大方向引领行业发展
根据目前镁铝尖晶石基耐材的发展情况，有针对性地进行深入研究和开发，必将为耐材行业乃至耐材下游的高温行业发展做出积极贡献。镁铝尖晶石基耐火材料未来可在几个方面深入研究：一是加速替代含铬耐火材料，推动耐材行业绿色转型；二是深入研究添加剂调控机制，指导高性能材料生产；三是拓展该材料在高品质金属材料生产中的应用；四是探索该材料在化工、电力等非冶金行业的应用潜力。
镁铝尖晶石基耐材在轻量化、抗浸蚀、洁净钢液等3个方面的研究进展，一定程度上为高温工业的节能减排和高质量发展提供了应用方案。镁铝尖晶石基耐材的发展潜力及应用前景不可限量。（中国冶金报）
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