徐平坤（kūn）

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

白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（duàn）燒後的理（lǐ）論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質（zhì）耐火（huǒ）材料（liào）、鎂白（bái）雲石質耐火（huǒ）材料、鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料。

其中，白雲石質（zhì）耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔（róng）的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材（cái）料是用鎂石與白雲石合成（chéng）的耐火（huǒ）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（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗（kàng）水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越（yuè）大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，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（jīng）煉等（děng）熱工設備的（de）不同部位使用條（tiáo）件，合理選擇鎂鈣（gài）質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材（cái）料對淨（jìng）化鋼水作用的影響

潔淨（jìng）鋼（gāng）、特殊鋼等對鋼中（zhōng）的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾（jiá）雜物的含量要求（qiú）嚴格，需要爐外精煉（liàn）除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、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，使其轉移到爐渣（zhā）中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於（yú）冶（yě）煉低氧鋼，是（shì）爐外（wài）精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐（nài）火材料消耗，研究人（rén）員對（duì）白雲石質耐火材料進行（háng）了許（xǔ）多試驗研究，取得（dé）了很好的結果。

MgO在真空條件下容（róng）易（yì）揮發，而CaO對MgO的揮發（fā）性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分（fèn）數（shù））就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質（zhì）材料中（zhōng）加入（rù）一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條（tiáo）件下使用比純MgO質耐火材料更（gèng）合適。

鋼水中（zhōng）的脫S反應（yīng）中，要使鋼水S含（hán）量（liàng）低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中（zhōng）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（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度（dù）升高不利（lì）於脫（tuō）P，但鋼包中采（cǎi）用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量（liàng）高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫（tuō）P。

鎂（měi）鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特（tè）別是熔渣中（zhōng）SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的（de）CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精（jīng）煉，其H主（zhǔ）要來（lái）自熔渣或精煉設備內（nèi）襯耐火材料的水（shuǐ）分及有機添加物（wù）。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在（zài）鋼水中氫（H）含量增高（gāo）問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響（xiǎng）

耐火材料對（duì）鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高，具有很低的氧平衡分壓，在（zài）鋼水中的溶解度很小，被認為（wéi）是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反應45min時（shí），脫（tuō）S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很（hěn）必要的，這樣一方麵可以（yǐ）盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼（gāng）包渣導致耐火材料的過度消耗。

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

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗（yàn）表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第（dì）二次使用時，鋼水僅（jǐn）發生輕微增C。

耐火材料對鋼（gāng）中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中的水（shuǐ）分以（yǐ）及其（qí）中的有機粘結劑會對鋼水（shuǐ）中的H含量產生顯（xiǎn）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（hù）主流時，有機（jī）粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對（duì）鋼中N(氮)含量的（de）影（yǐng）響：傳統（tǒng）耐火材料N含（hán）量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受（shòu）到關注，如（rú）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（fēi）常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水口保（bǎo）護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼（gāng）水中夾雜（zá）物（wù）的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼（gāng）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（zhì）耐火材料能（néng）去除鋼水中的夾雜物（wù），其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾（jiá）雜物可與鎂鈣耐火材料中的（de）CaO反應，如CaO與（yǔ）Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點（diǎn）約為1400℃左右，可有（yǒu）效地（dì）去除鋼中Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三（sān）鈣)高（gāo）熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護（hù）層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至（zhì）保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的（de）活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料（liào）的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法（fǎ）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（néng）力（lì）比較強。燒成白（bái）雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣（zhā）侵蝕性（xìng）。堿（jiǎn）度較低的VOD爐渣對三種（zhǒng）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堿度渣侵蝕性明顯好於不燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂（měi）鈣磚。鎂鈣質材料具（jù）有良好的抵抗高（gāo）堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料（liào）作（zuò）用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透（tòu）。低堿度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並滲透作用。

赤峰鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具（jù）備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚（zhuān）具有更好的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣碳磚的性能同時取決於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（yě）越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越（yuè）強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和（hé）終（zhōng）期渣分別（bié）對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗（yàn）結（jié）果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產生結（jié）構剝落，蝕損最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在（zài）磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中（zhōng）期（qī）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（róng）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（xìng）和熱震（zhèn）穩定性好（hǎo），抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水（shuǐ）的脫O、脫S、脫P等，適合（hé）冶（yě）煉鋼（gāng）的電（diàn）爐爐襯（chèn）。

白雲石質耐火材料對潔（jié）淨鋼的（de）影響

潔淨（jìng）鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金（jīn）屬（shǔ）夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製（zhì），合金元素成分精準（zhǔn）並且分布均勻（yún），使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料（liào）始終與鋼（gāng）水接（jiē）觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些（xiē）汙染，唯有白雲（yún）石質即鎂鈣質耐火（huǒ）材料能（néng）淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。