徐平坤（kūn）

以前，從（cóng）煉（liàn）鋼工藝的（de）角度研究提高（gāo）鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐（nài）火材料對鋼水的淨（jìng）化作用，總是認為耐火材料（liào）或多或少地會對鋼水（shuǐ）產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染（rǎn）鋼（gāng）水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝（zhuāng）置中應用（yòng）日益增加。

白雲石（shí）與鎂鈣質耐（nài）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（zhì）耐火材料、鎂鈣（gài）質耐（nài）火材（cái）料。

其（qí）中，白雲石質耐火（huǒ）材料是指全（quán）部用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（hé）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（de）變化影（yǐng）響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣（zhā）的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但（dàn）抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因此，應該根（gēn）據（jù）爐外精煉等熱工設備的不同部位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的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、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素（sù）及SiO2、Al2O3等夾雜物（wù）的含量要求嚴格，需要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（jun1）勻化（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，使其轉移到（dào）爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的（de）功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也（yě）適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶（yě）煉潔淨鋼、純淨鋼（gāng）、特殊（shū）鋼等設備的耐（nài）火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽（shòu）命、降低耐火材料消（xiāo）耗，研究人員對白雲石（shí）質耐火材（cái）料進行了許多試（shì）驗研（yán）究，取得了很（hěn）好的結果。

MgO在真空（kōng）條件下容易揮發（fā），而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質（zhì）材料（liào）中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純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（dù）渣，並且鋼（gāng）水中溶解的O含量盡可能要（yào）低。要使（shǐ）O含量低，就要選擇氧勢（shì）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（dù）很小，而CaO的氧勢也很小（xiǎo），因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升（shēng）高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿（jiǎn）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（yě）有利脫P。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的熱（rè）震穩定性高、抗渣滲透性好（hǎo），特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料（liào）中的（de）CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護（hù）層，從而抑製熔渣（zhā）的（de）滲（shèn）透（tòu）。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來（lái）自熔渣（zhā）或精煉設（shè）備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水（shuǐ）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

耐火（huǒ）材（cái）料（liào）對鋼中氧含量（liàng）的影（yǐng）響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很低的氧平衡分（fèn）壓，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。

耐火（huǒ）材料對鋼中S的影響：田琳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（zài）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（chū）現“回S”現象。為了使鋼（gāng）包獲（huò）得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能（néng）降（jiàng）低鋼包內襯的再氧化（huà）能力，另一方麵可以避免強還（hái）原條件下鋼包渣導致（zhì）耐火材料的過度消（xiāo）耗。

耐火材料對鋼中P含量的影（yǐng）響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量（liàng）的影響。實驗結果表明：當澆注料（liào）中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大（dà）幅度降低，由原始（shǐ）的0.1%降低到0.01%，進一（yī）步（bù）提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含（hán）量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製（zhì）品第二次使（shǐ）用時，鋼水僅發生（shēng）輕（qīng）微增C。

耐（nài）火材料對鋼中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材料中的水分以及其中的（de）有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響（xiǎng）。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（yǒu）機粘結劑導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能有效（xiào）地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量（liàng）的（de）影響：傳（chuán）統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應（yīng）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（bǎo）護套管非（fēi）常重要，連鑄（zhù）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（cái）料（liào）對鋼（gāng）水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）材料對管線（xiàn）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鋼水中的夾雜物（wù），其（qí）餘的堿性耐火材料均（jun1）使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與（yǔ）鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與（yǔ）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C2S(矽酸二鈣（gài）)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者（zhě）從鎂鈣質耐火材料表麵（miàn）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含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩（gān）堝法研究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣磚的抗渣性。試驗結（jié）果得（dé）出，CaO含量高的白（bái）雲石磚（zhuān）抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強（qiáng）。燒成白（bái）雲石磚基質部分（fèn）致密程度高，較不（bú）燒白雲石磚具有更（gèng）好的抗高（gāo）堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和（hé）滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂（měi）鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕性明顯好（hǎo）於不燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕能力（lì）好（hǎo）於CaO含量（liàng）低的（de）鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好（hǎo）的抵抗高堿度熔渣的侵蝕（shí）和滲透能力（lì），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（ér）有效（xiào）抑製熔渣的滲透。低（dī）堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透（tòu）能力，主要（yào）是熔渣對基質的強溶蝕並滲（shèn）透作用。

船營鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能及（jí）抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除（chú）具（jù）備鎂鈣磚的（de）特性外（wài），鎂（měi）鈣碳磚比鎂碳磚具有更好（hǎo）的真空穩定性、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，抗剝落（luò）性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量（liàng）越高（gāo），抗渣侵蝕和（hé）抗（kàng）剝落性能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔淑賢等人采用煉（liàn）鋼（gāng）轉爐的初（chū）期渣、中期（qī）渣和終期渣分別（bié）對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚（zhuān）產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在（zài）磚的（de）界麵（miàn）上產生了（le）C2S保護層；可是中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反（fǎn）而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中（zhōng）及被渣中（zhōng）∑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（yún）石碳（tàn）磚高溫抗氧化性（xìng）和熱震穩定性好，抗酸性（xìng）熔渣能力強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔（jié）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（jiá）雜物不僅數量少，而且（qiě）尺寸很小（xiǎo）和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布（bù）均勻，使鋼材具有高性能、高（gāo）品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少總（zǒng）有（yǒu）些汙染，唯有白雲石（shí）質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除（chú）去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。