在钢包底部安装透气砖，往钢包内吹入惰性气体，对钢液搅拌，促使钢液中夹杂物上浮至渣层，均匀钢液成分和温度。因此，透气砖是钢包精炼的重要功能元件。随着钢材质量、纯净度等各项指标的要求越来越高，透气砖也凸显出其重要的作用，同时也决定着炼钢的生产节奏及炼钢成本。

近年来，针对狭缝式透气砖，较多学者研究了尖晶石微粉、熔融锆刚玉、TiO₂以及镁砂等添加剂对透气砖性能的影响，改变其显微结构，通过微裂纹增韧、相变增韧等机制提高透气砖的抗热震性。针对弥散式透气砖，研究了添加物、颗粒组成等对其性能的影响，对提高弥散式透气砖的性能提供了理论基础;通过有限单元法进行模拟，详细分析了透气砖内部热应力的产生，通过数学模拟对透气砖吹氩过程中其内部进行热应力分析,给透气砖研究工作者提供了如何降低透气砖内部热应力的理论依据，以提高透气砖的使用寿命。目前，透气砖成为进一步提高钢包使用寿命和安全运行的瓶颈，需做更深层次的改进。为此，综述了钢包用透气砖的研究现状，指出其未来的发展方向。

钢包用透气砖的性能要求

1.1 抗热震性

钢包在使用过程中透气砖经受频繁的热震作用，因此，抗热震性是透气砖最主要的性能之一。透气砖的工作面与1600℃钢液直接接触，与此同时，从其尾部吹入接近常温的氩气，在透气砖内部形成较大的温度梯度，产生较大的热应力。在热应力作用下，容易导致透气砖工作面发生断层、剥落、开裂等情况，从而影响其使用效果。

1.2 抗渣侵蚀性

钢包用透气砖要经受钢渣的侵蚀作用，特别是透气砖的使用前期，其工作面会与熔渣进行接触，熔渣中CaO、SiO等成分会与透气砖中的Al₂O₃反应生成CaO·Al₂O₃、3CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、CaO·AlO₂O₃·2SiO₂、2CaO·Al₂O₃·SiO2等低熔点物。低熔点物可能造成透气砖工作面透气通道的堵塞;此外，低熔点物与高温钢液接触时会被冲刷掉，造成透气砖的熔损，导致其使用寿命降低。1.3 抗冲刷性

在精炼过程中，氩气通过透气砖进入钢包内部对钢液进行搅拌，钢液的高速流动与气流形成“卷流”，对透气砖的冲刷作用较强，会加剧透气砖的熔损。因此要求透气砖具有较强的耐剥落性、高温强度和耐高温性能，以保证其抗冲刷性能。

1.4 耐烧氧性

钢包在连铸平台浇钢完毕后，为保证透气砖的透气性，需要对透气砖工作面的残钢和残渣进行烧氧处理，残钢遇到氧气氧化以及氧管燃烧所产生的热量，熔化其工作面的残钢和残渣，达到清理透气砖工作面的目的。烧氧时氧枪端头温度极高，可达2000℃以上，高于透气砖的耐火度，烧氧过程中透气砖工作面易产生低熔点相，需严格把控烧氧，防止出现过度烧氧损伤透气砖。因此透气砖需保证高纯度原料，提高耐火度，以提高耐烧氧性。

钢包用透气砖的种类及性能

针对钢包用透气砖，常见的透气砖有狭缝式、弥散式等，存在透气通道堵塞、侵蚀剥落以及高温强度低等问题，需深入探寻切实可行的改进措施，力求实现透气砖性能的显著提升，从而更好地满足钢铁精炼工艺的严苛要求。

2.1 狭缝式透气砖

通过在浇注料中预埋可燃的聚酯条，高温下被氧化后形成透气通道，视为狭缝式透气砖，狭缝式透气砖目前依然是国内外钢包用透气砖的主流产品。通过对狭缝式透气砖狭缝的合理设计和布局，在一定程度上能够降低透气砖在吹氩过程中内部的热应力，提高抗热震性，以提高其使用寿命。

2.2 弥散式透气砖

将物料通过颗粒不紧密堆积形成贯通气孔，并以其为透气通道，所生产的透气砖视为弥散式透气砖。弥散式透气砖在钢液精炼过程中可产生直径较小的气泡，以提高气泡对夹杂物颗粒的俘获概率，有利于洁净钢的生产，但其缺点是不耐烧氧、强度低。

2.3 其他类型透气砖

拼缝式透气砖是利用将有凹槽的陶瓷片拼接后，形成透气通道，利用陶瓷片组合后所产生的微小缝隙缓冲热应力,因此拼缝式透气砖在使用过程中的断层较少，能够保证其透气性。陶瓷片可以为刚玉-莫来石质、刚玉-尖晶石质、铬刚玉-尖晶石质等。目前有厂家生产的拼缝式透气砖已在部分钢厂使用，因其可以减少烧氧次数甚至免烧氧的特点，能够避免现场对透气砖进行热修烧氧产生烟雾而造成环境污染，同时降低了工人的操作强度，赢得钢厂的青睐。

为了保证钢包的使用寿命和安全性，综合整体式和分体式透气砖的共同优点，设计“双胞胎”透气砖，即在座砖内部置入两块透气砖，当其中一块透气砖安全可用部分使用完毕后，可倒用另一块透气砖继续使用，同时用修补料对第一块透气砖位置进行封堵，确保“双胞胎”透气砖的安全使用。“双胞胎”透气砖的使用，避免了分体式透气砖的冷装和热换操作，可使得钢包在安全运行的前提下，提高使用寿命。根据这一思路，在“双胞胎”透气砖的基础上继续拓展，国外某钢厂目前在使用“三胞胎”,以后可能还会有“多胞胎”透气砖应用在钢包上。此类透气砖的使用易造成吹氩位置偏移，需利用计算机软件数值仿真模拟或水模拟试验，并对模拟结果进行评判，选择合理布局，确保不会对钢包精炼效果以及其他部位耐材造成影响。

钢包透气砖的发展方向

3.1 添加物对透气砖性能的影响

将纳米粉体或其前驱体引入耐火材料中，既可起到填充作用，又能促进烧结、改变内部结构，可进一步提升耐火材料的性能。可进一步研究纳米ZrO₂、纳米TiO₂等纳米级添加剂对透气砖性能的研究。

3.2 开发环境友好型透气砖

环境友好型透气砖应做到以下几点：1)对环境有污染的原材料需避免或减少使用，如含氧化铬的材料;2)大力发展低温烧成透气砖，减少生产过程中的高温烧成，减少能源浪费的同时降低生产成本;3)透气砖应尽量避免或减少烧氧，减少对环境的污染。

3.3 设备对透气砖性能的影响

采用智能自动化设备生产透气砖，尽最大可能减少人为造成的不确定因素;采用除尘设备、密封的高速混砂设备，防止粉尘污染确保物料的均匀性;对养护窑、干燥窑以及高温烧成窑等均采用计算机自动控制，确保窑内各部位条件的统一性，以保证透气砖产品质量的稳定性。

目前，部分炼钢厂在现场安装红外监测设备，通过红外监测设备测量钢包外壳温度，可自动计算出耐火材料残衬厚度，对于存在异常问题会自动报警，钢包可及时下线处理，确保安全运行。

在钢包热修烧氧处设置声光警报装置，热修烧氧时，当达到透气量要求时，声光警报装置会及时提醒热修操作人员停止烧氧。透气砖良好的使用效果，不仅需要合理的生产配方、生产工艺，同时需要客户现场一系列的密切配合，包括砌筑、养护、烘烤、稳定氩气压力等，才能在保证透气砖安全使用的前提下争取高寿命。

结 语

阐述了透气砖的研究现状，提出了改善透气砖性能的措施，指出透气砖的发展方向：1)研究纳米材料及非氧化物等添加剂对透气砖性能的影响;2)开发环境友好型透气砖;3)优化透气砖生产方案的同时配合先进的生产设备，可使得透气砖高寿命的同时确保安全运行。

结合新技术、生产过程、现场使用及操作等多方面因素，生产出高品质的透气砖，以提高钢铁的质量，降低冶炼成本，推动钢铁行业的高质量发展。