徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與（yǔ）鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總（zǒng）是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火（huǒ）材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但（dàn）不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙（wū）染環境，在（zài）AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置中（zhōng）應用日益增加。

白雲石與（yǔ）鎂鈣質（zhì）耐火材料的特（tè）征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理（lǐ）論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料（liào）、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火（huǒ）材（cái）料是指全部用（yòng）煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料是用鎂石與白（bái）雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影（yǐng）響鎂鈣質製品的高（gāo）溫使用（yòng）性能（néng），MgO含（hán）量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能（néng）力越強；CaO含量越（yuè）高（gāo），抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫、脫（tuō）磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐（lú）外精煉等熱工設備（bèi）的不同部位使（shǐ）用條件，合理選（xuǎn）擇（zé）鎂鈣質耐（nài）火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石（shí）質耐火材料對淨化鋼水作用的影響（xiǎng）

潔淨（jìng）鋼、特殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐（lú）外精（jīng）煉除去鋼中雜質（zhì）及夾雜（zá）物以及脫氣、調整化（huà）學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質反應，使其轉（zhuǎn）移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也（yě）適合用於（yú）冶煉低（dī）氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進（jìn）行了許多試驗（yàn）研究，取得了很好的結（jié）果。

MgO在真空（kōng）條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性（xìng）是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對揮（huī）發性大大降低。因此，MgO質材（cái）料中加入一定量的（de）CaO製成（chéng）MgO—CaO質耐（nài）火材料，在高溫真空條件下使（shǐ）用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中（zhōng）的脫S反應中，要使鋼水S含量低（dī），熔渣必須是CaO含量高（gāo）的高堿度渣，並（bìng）且鋼（gāng）水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選（xuǎn）擇氧勢盡可能低的（de）耐火材（cái）料，Mg與（yǔ）Ca在（zài）高（gāo）溫下以氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精（jīng）煉設備應該（gāi）選用鎂鈣質（zhì）耐火材料。溫度升（shēng）高不利於脫P，但鋼（gāng）包中（zhōng）采用CaO含量高即堿度高的熔渣有（yǒu）利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐（nài）火材料的熱震穩定性高、抗（kàng）渣滲透性好（hǎo），特別是熔渣中SiO2滲（shèn）入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔（róng）渣的滲透。

關於H含量的問題（tí），采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學（xué）分析認為：要在1200℃下長期（qī）烘烤，充分排除其中的（de）水分（fèn），就不存在鋼（gāng）水中氫（H）含量增高問題（tí）。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐（nài）火（huǒ）材料（liào）對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中的（de）CaO熱（rè）力學穩定性高，具（jù）有很低的氧平衡分壓（yā），在鋼水中的溶解度很小（xiǎo），被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐（nài）火材料對鋼中S的影（yǐng）響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達（dá）70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲（yún）石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避（bì）免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗（hào）。

耐火材料（liào）對鋼中P含量（liàng）的影響（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中（zhōng）P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降（jiàng）低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水（shuǐ）碳含（hán）量（liàng）的影響（xiǎng）：實（shí）驗（yàn）表明（míng），使用含C耐火材料（liào），鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料（liào）對（duì）鋼中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材料中的水分以（yǐ）及其中的有機粘結劑會對（duì）鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中（zhōng）使用保護套管保（bǎo）護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間（jiān）包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近（jìn）年來氮化物在（zài）耐火材料中（zhōng）應用受到（dào）關注，如（rú）Sialon分解對鋼（gāng）水造成增N。更大的（de）增（zēng）N量在鋼包與中間包之間（jiān），保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水（shuǐ）口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物（wù）的（de）影響：田（tián）琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水中的夾雜物，其（qí）餘的堿性耐（nài）火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成（chéng）Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約（yuē）為1400℃左右，可有效地去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應（yīng）生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保（bǎo）護層，或（huò）者從鎂鈣質耐火材（cái）料表麵上剝（bāo）落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中（zhōng）夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究（jiū）3種（zhǒng）不（bú）鏽（xiù）鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力（lì）比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚（zhuān）具（jù）有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿（jiǎn）度較（jiào）低的（de）VOD爐渣對三種磚的（de）侵蝕和（hé）滲透比高堿度渣嚴重得多。相（xiàng）對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚（zhuān），CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕（shí）能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的（de）抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能（néng）力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度（dù）熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕（shí）並滲透作用。

安徽鎂磚之鎂（měi）鈣碳磚的（de）性能（néng）及（jí）抗侵（qīn）蝕的研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜。除具備鎂鈣磚的特性外（wài），鎂鈣碳（tàn）磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗（kàng）熱震（zhèn）性（xìng）。鎂鈣碳磚（zhuān）的（de）性能（néng）同時取（qǔ）決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳（tàn）磚的抗侵蝕研究（jiū）：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及鎂碳磚的侵蝕進行實驗（yàn）。實驗結果表（biǎo）明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生（shēng）結構（gòu）剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護（hù）層；可是（shì）中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴（yán）重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗（kàng）氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的（de）脫O、脫S、脫P等，適合（hé）冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質（zhì）耐火材料對（duì）潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不（bú）僅（jǐn）數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素（sù）成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精（jīng）煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料（liào）對（duì）鋼（gāng）水（shuǐ）或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能（néng）淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。