炉外精炼是近年来发展起来的一种新的冶金工艺。所谓炉外精炼就是把一般熔炼炉中要完成的脱气、排除杂质、调整成分和温度等项精炼任务，几乎全部地或部分地移至炉外进行。钢水炉外精炼又称二次炼钢，因钢水多数在钢包内进行精炼，所以也叫钢包冶金。

在炉外精炼过程中，钢包、透气砖和喷枪这三个部位用耐火材料的工况环境非常恶劣，对耐火材料的冲刷或者侵蚀严重。因此，在耐火材料的选材上尤为重要。

1、钢包内衬耐火材料

传统上，钢包是炼钢炉与铸锭之间的储运容器，可是炉外精炼就是在钢包中进一步精炼。因此钢包内衬的使用条件大大恶化，钢液温度升高，在钢包中停留时间延长，钢液和熔渣对耐火材料的冲刷、侵蚀等更加严重，以往的耐火材料不能满足炉外精炼的需要，为此，我国开发了多种钢包内衬耐火材料，满足钢厂需要。主要有以下几种：

(1)铝镁碳砖

1990年宝钢300t钢包试用铝镁碳砖后，迅速推广到许多钢厂，成为我国大中型钢包内衬的主要耐火材料。当时宝钢300t钢包壁使用铝镁碳砖，渣线使用镁碳砖，出钢温度1660～1670℃，在钢包内对钢液进行RH真空脱气，KIP和CAS法炉外精炼处理，铝镁碳砖表面仅粘有薄的熔渣层，抗侵蚀性好，无炉渣渗透，无热震损毁现象，侵蚀均匀，平均使用寿命80次，最高126次。铝镁碳砖系由高铝熟料+镁砂+石墨+抗氧化剂+酚醛树脂结合剂的混合料成型的不烧耐火制品，工艺比较简单，成本不高，容易被用户接受。

(2)铝镁尖晶石浇注料

20世纪90年代中期，为了适应炉外精炼，一些大、中型钢包内衬采用高档铝镁尖晶石浇注料，其原料是电熔刚玉、烧结刚玉、高纯电熔镁砂、高纯铝镁尖晶石等，用纯铝酸钙水泥、高纯SiO2、Al2O3微粉结合的浇注料。宝钢300t钢包使用到2000年，平均寿命为258次；首钢90tLF精炼钢包寿命达138次，侵蚀率0.62mm/次；本钢使用的预制件寿命为118次，最高达126次。

(3)镁钙质耐火材料

太钢以普通白云石为原料，中温沥青结合的白云石捣打料，在70t钢包上使用，平均寿命76次，最高112次；洛耐院曾以合成镁钙砂和电熔镁砂为原料，以固体无机盐和无机盐溶液为结合剂，开发的不烧镁钙砖，在40t的LF-VD精炼包上使用，寿命40次以上，钢中的氧含量从12.2×10-6下降到11.13×10-6;21世纪初，首钢以合成镁钙砂、电熔镁砂、高纯石墨为原料，以无水树脂为结合剂，开发出不烧镁钙碳砖，在225t钢包非渣线部位(渣线部位为镁碳砖)使用，平均寿命116.8次，与原铝镁碳砖相比，在包壁减薄20mm的情况下，平均寿命提高35.57次，且钢中的氧含量和非金属夹杂物都降低。还有些钢厂在SKF和LF-VD等多种钢包渣线部位用镁钙碳砖，也取得良好的使用效果。

(4)降低精炼钢包耐火材料消耗

我国精炼钢包达70%以上，钢包用耐火材料消耗占钢铁冶金耐火材料总消耗的30%以上，随着精炼比例增加，钢包用耐火材料单耗在增加。我国耐火材料消耗量一般认为在20kg/t钢，而国外先进国家在6～8kg/t钢，降低钢包耐火材料消耗，起着降低成本、节能减排的重要作用。

田守信等人在精炼比例100%的60tLF钢包上做降低耐火材料消耗的研究：渣线采用再生料66%的镁碳砖，熔池采用再生料88%的铝镁碳砖。

降低单耗的措施是：根据钢包操作条件设计镁碳砖；提高渣中钙含量，降低侵蚀速率，包的前期渣有较高FeO含量，使砖中碳易被氧化，要提高镁碳砖的抗氧化性，采用提高萤石渣粘度添加剂。为了降低成本，选用用后镁碳砖；改善操作条件，采用出钢留渣操作，通过改善泡沫渣等方法，减少炉渣FeO含量，钢包寿命提高20%;不用SiC脱氧剂，改用碳含量15%(w)的镁钙碳质钢包改质剂，渣线镁碳砖寿命提高15%;改善维护制度，用厚40mm的二级高铝砖对熔池贴补，寿命提高45%以上。这样一来，钢包寿命由40～50次，提高到88次，再扣除使用再生料，吨钢耐火材料资源性消耗由9.3kg下降到1.4kg，下降85%。

2、吹氩透气砖

钢包底吹氩工艺在炉外精炼中广泛应用，透气砖是这一工艺的关键功能耐火材料。目前钢包底透气砖成为限制钢包寿命提高的瓶颈因素。透气砖的使用过程为间歇式重复使用。影响透气砖使用寿命的诸多因素中，热剥落和氧气清洗是导致透气砖损毁的重要原因。透气砖的材质主要是铬刚玉质和刚玉-尖晶石质，通常采用浇注成型，高温烧成工艺。由于铬刚玉在高温烧成过程中形成六价铬，污染环境，逐渐被刚玉-尖晶石质取代。为了提高透气砖使用寿命，优化配料组成，改变水泥加入量来调整浇注料中基质CaO含量，使基质中形成较多CA6，提高抗热震性及强化结构作用，调整尖晶石粒度及加入量，添加适量ZrO2或锆刚玉，优化烧成温度等措施，优化透气砖的性能。

还有的是非氧化物(Si3N4;Sialon)结合的刚玉质透气砖，现场使用表明：抗热震优异，与钢液不润湿等特点，在使用过程中吹通率高，吹氧清洗容易，蚀损率低，使用寿命明星提高。

3、喷枪用耐火材料

通过喷枪向钢液中喷吹粉状处理剂，对钢液进行精炼处理。如SL法的粉状精炼剂CaSi，用氩气通过插入钢包深处的喷枪吹入钢液中，经过气体搅拌，精炼剂与钢液充分混合与反应。喷射冶金喷枪耐火材料使用条件苛刻，钢液温度高，炉渣侵蚀和热震损毁严重。洛耐院研制的整体喷枪结构，渣线部位采用刚玉质浇注料，渣线以上和以下采用Al2O3含量70%～80%的浇注料，在40tSL喷射冶金装置中使用，喷枪的使用寿命15～19次，总喷吹时间95min。宝钢的喷枪采用Al2O3含量不低于99%的电熔刚玉，添加耐热钢纤维增强的耐火浇注料，使用寿命10～20次，总吹炼时间100min/支，最高188min/支。