徐平（píng）坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研（yán）究提高鋼的純淨度，沒有考慮（lǜ）與（yǔ）鋼水直接（jiē）接觸的耐火材料對（duì）鋼水的（de）淨化作用，總是認（rèn）為耐火材料或多或少地會對鋼水產（chǎn）生汙染。可是通過對白（bái）雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研（yán）究和（hé）實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外（wài）精煉裝置中應用日（rì）益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（shí）（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1.93。鎂鈣質耐火材料主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（bái）雲石（shí）質耐火材料是指全部用煆燒（shāo）或電熔的白雲石做原料的定（dìng）型或不定形耐火（huǒ）材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與（yǔ）白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂（měi）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（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性（xìng）能和脫硫、脫（tuō）磷的效果越好，但抗水化和（hé）抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應（yīng）該（gāi）根據爐外精煉等熱工設備的不（bú）同部位使（shǐ）用條件，合理選擇（zé）鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐火材料對淨化鋼水（shuǐ）作（zuò）用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等（děng）對鋼中的雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化（huà）學（xué）成分和均勻（yún）化（huà）等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應（yīng），使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功（gōng）能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料（liào）。近年（nián）來，為了淨（jìng）化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人（rén）員對白（bái）雲石質耐火材料進行了許多試（shì）驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料（liào）中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材料，在高溫真（zhēn）空條件下使用（yòng）比純MgO質耐火材料更合（hé）適。

鋼水中的脫（tuō）S反應中，要使鋼（gāng）水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低（dī）的耐火材料，Mg與Ca在高溫（wēn）下以氣態存（cún）在，在鋼（gāng）水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，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（gāng）包（bāo）中采用（yòng）CaO含量高即堿度（dù）高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料（liào）同樣也有利脫P。

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

關於H含量的（de）問題，采用真空精煉，其H主要（yào）來（lái）自熔（róng）渣或精煉設備內襯耐（nài）火（huǒ）材料的水分及有（yǒu）機添加物。熱力學分（fèn）析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分（fèn）排除其中（zhōng）的（de）水（shuǐ）分，就不存（cún）在鋼水中氫（H）含量增高（gāo）問題。

鎂（měi）鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料（liào）對鋼中氧含量的影響：王龍光等（děng）人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱（rè）力學穩定性（xìng）高，具有很低的氧（yǎng）平衡分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解（jiě）度很（hěn）小，被認為是防止鋼水（shuǐ）增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水（shuǐ）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（shí），脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降（jiàng）低（dī），出現“回S”現象（xiàng）。為了使鋼包獲得有效的（de）脫S效果，使（shǐ）用白（bái）雲石（shí）質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（chèn）的再氧（yǎng）化能（néng）力，另一方（fāng）麵可（kě）以避（bì）免強還原條件下鋼包渣導致耐火（huǒ）材料（liào）的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當（dāng）澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中（zhōng）P含量大幅度（dù）降低（dī），由原始（shǐ）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（duì）鋼（gāng）水碳含量的影響：實（shí）驗（yàn）表明，使用（yòng）含C耐火材料，鋼水顯著增（zēng）C，當同一製品（pǐn）第二次使用時，鋼水僅發生輕（qīng）微（wēi）增（zēng）C。

耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含量的影響（xiǎng）：耐火材料（liào）中的（de）水（shuǐ）分（fèn）以及其中的有機粘結劑（jì）會對鋼水中的H含量產（chǎn）生顯著（zhe）影響。連鑄過程（chéng）中，鋼包（bāo）和中間包係統中使用保護套管（guǎn）保護主流時，有機粘（zhān）結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮（dàn）)含量的影響：傳統耐火（huǒ）材料N含量很（hěn）低（dī），近年（nián）來氮化物（wù）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量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長（zhǎng）水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料（liào）對鋼水中夾（jiá）雜物的影響：田（tián）琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼水潔淨化的（de）影響，實驗表明：在反應30min的情況下（xià），隻有鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火材料中的（de）CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵，形成保護層，或者（zhě）從鎂鈣質耐火材（cái）料表麵上剝落下來上浮至保（bǎo）護（hù）渣層中（zhōng）；在（zài）鎂鈣質耐火材料中的活（huó）性（xìng）CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能（néng）力越強。

鎂鈣質耐火材料的（de）抗（kàng）侵蝕性能：梁義兵等人采用（yòng）靜態坩（gān）堝法研究3種不鏽鋼冶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渣侵蝕和滲透能力比較（jiào）強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好（hǎo）的抗（kàng）高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種磚的侵蝕和滲（shèn）透比高堿（jiǎn）度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好（hǎo）的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因（yīn）為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較（jiào）強的侵蝕和滲透能力，主要是（shì）熔渣對基質的強（qiáng）溶（róng）蝕並滲透作用（yòng）。

巴中鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚（zhuān）的特性外，鎂鈣碳磚比鎂（měi）碳磚具有更好的真空穩定性（xìng）、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高（gāo），抗剝（bāo）落性能越好，淨化鋼水的效（xiào）果也越好；C含量（liàng）越（yuè）高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕（shí）研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初期渣、中期渣和終期（qī）渣分別（bié）對鎂（měi）鈣碳磚及鎂碳（tàn）磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期（qī）渣MgO—C磚（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為（wéi）在磚的界麵上（shàng）產生了（le）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（bié）比MgO—C磚高（gāo）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。

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

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物（wù）不（bú）僅數量少（shǎo），而（ér）且尺寸很小和形態得到控製，合金（jīn）元素成分精準並且（qiě）分布均勻，使鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火（huǒ）材料始終與鋼水接觸，一般耐火材（cái）料對（duì）鋼水或多或少總有些汙染（rǎn），唯有（yǒu）白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。