徐平坤（kūn）

以前，從（cóng）煉鋼工藝（yì）的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化（huà）作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼（gāng）水產生汙染。可（kě）是通過對白雲（yún）石質（鎂鈣質（zhì））耐火材（cái）料的理論研究和（hé）實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼（gāng）水，反而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼包等爐外精煉裝（zhuāng）置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為（wéi）1.93。鎂（měi）鈣質耐火材料主（zhǔ）要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石（shí）質（zhì）耐火材料是指全部用煆燒或電熔（róng）的白雲石做原料的定（dìng）型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂（měi）石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高（gāo），抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但（dàn）抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱（rè）工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中（zhōng）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（yào）爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材料中的遊（yóu）離CaO，易（yì）與鋼水中的S、P等雜質反（fǎn）應，使其轉移（yí）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（dī），鎂鈣質耐火材料也適合用於冶（yě）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料。近（jìn）年（nián）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行（háng）了許多試驗（yàn）研究，取得（dé）了很好的結（jié）果。

MgO在真空條件（jiàn）下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對揮發性（xìng）大大降低。因此，MgO質材料中加入（rù）一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高（gāo）溫真空條件下使用比純（chún）MgO質耐火材料更合適。

鋼水（shuǐ）中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是（shì）CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含（hán）量盡可能要低。要使O含量低（dī），就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高（gāo）的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣質耐火材料同樣也有（yǒu）利（lì）脫P。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）的熱震（zhèn）穩定性高、抗（kàng）渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的（de）CaO反應（yīng）生成高熔點化合（hé）物C2S或C3S,形成保護層（céng），從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或（huò）精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添（tiān）加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充（chōng）分排除其（qí）中的水分，就（jiù）不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱（rè）力學穩定性高，具有很低（dī）的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳（lín）等人試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70.12%；超過45min，脫S率降低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包獲得（dé）有效的（de）脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯（chèn）是很必要的（de），這樣一方麵可以盡可能降低鋼包（bāo）內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼（gāng）包渣導致耐火材料（liào）的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡（kuāng）加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含（hán）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%降低到0.01%，進（jìn）一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小（xiǎo）幅度降低。

耐火（huǒ）材（cái）料對（duì）鋼水碳含量的影（yǐng）響（xiǎng）：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著（zhe）增（zēng）C，當同一製品第二次使用時，鋼（gāng）水僅發生輕微增C。

耐火材料（liào）對鋼中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材（cái）料中（zhōng）的水（shuǐ）分以及其中的（de）有機粘結劑（jì）會對鋼水中的H含量（liàng）產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結（jié）劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤（kǎo），能（néng）有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼（gāng）中N(氮)含量的影（yǐng）響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量（liàng）在鋼包與中間（jiān）包之間，保護套管非常重要（yào），連鑄（zhù）的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳（lín）等（děng）人研究（jiū）了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔淨化（huà）的影響（xiǎng），實驗（yàn）表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材（cái）料能去除鋼水中的（de）夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材（cái）料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點約為1400℃左右，可有效地去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣（gài）質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝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（hán）量越高，吸附鋼水中夾雜物（wù）的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用（yòng）靜態坩堝法研究3種不鏽（xiù）鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得（dé）出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較（jiào）強。燒成白雲石（shí）磚基質部（bù）分（fèn）致（zhì）密（mì）程度高（gāo），較不燒白（bái）雲石（shí）磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量（liàng）高（gāo）的燒成鎂鈣（gài）磚（zhuān）抵抗（kàng）低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於CaO含量（liàng）低（dī）的（de）鎂鈣磚。鎂鈣質材（cái）料具有良好（hǎo）的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透（tòu）能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密（mì）化而（ér）有效抑製熔渣的滲透。低（dī）堿度熔（róng）渣具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

白山鎂（měi）磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵（qīn）蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣（gài）磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有（yǒu）更好的（de）真（zhēn）空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性（xìng）能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越（yuè）高，抗剝落性能越好（hǎo），淨化鋼水的效果也（yě）越（yuè）好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強（qiáng）。

鎂鈣碳（tàn）磚的抗侵（qīn）蝕研（yán）究：崔淑（shū）賢等人采用煉鋼（gāng）轉（zhuǎn）爐的（de）初期渣、中期（qī）渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是因為MgO—C磚產生（shēng）結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生（shēng）了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，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磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章（zhāng）等人研究結果表明鎂白（bái）雲石碳磚高溫抗氧化（huà）性和熱震穩定性好，抗酸（suān）性熔渣能（néng）力強；而且（qiě）磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料（liào）對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成（chéng）分精準並且分布均勻，使鋼材具（jù）有高性能、高品質（zhì）。在（zài）鋼水從（cóng）冶煉到精煉（liàn）的（de）整個過程中，耐火材（cái）料始終與鋼水接觸，一般（bān）耐火材料（liào）對鋼水或（huò）多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐（nài）火（huǒ）材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。