徐平（píng）坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒（méi）有考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通（tōng）過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不（bú）汙染（rǎn）鋼（gāng）水，反而能淨化鋼水（shuǐ），並（bìng）且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置中（zhōng）應用日益增加。

白雲（yún）石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）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（gài）質（zhì）耐火（huǒ）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（gài）質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做（zuò）原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的（de）耐火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）化（huà）影響鎂（měi）鈣質製品的高溫使用性能（néng），MgO含量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能（néng）力越強（qiáng）；CaO含量越（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高（gāo）溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的（de）效（xiào）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）外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質（zhì）耐火（huǒ）材料對淨（jìng）化（huà）鋼水作用的影響

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾（jiá）雜物的（de）含量要求（qiú）嚴格，需要（yào）爐外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及脫（tuō）氣、調整化（huà）學成分（fèn）和均勻化等。鎂（měi）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（yí）到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢（shì）很低，鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設備的耐火（huǒ）材料（liào）。近年來，為了淨化鋼水（shuǐ）、延長爐襯壽命（mìng）、降低耐火材料消耗，研究人員對白（bái）雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取得了（le）很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是（shì）有影響的，含有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對揮發性大大降（jiàng）低。因此，MgO質材料中加入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫真空（kōng）條件下使（shǐ）用比（bǐ）純MgO質耐（nài）火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應（yīng）中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量（liàng）高的高堿度渣，並且鋼水中（zhōng）溶解（jiě）的O含量盡可能要低。要（yào）使O含量低，就要選擇（zé）氧勢盡可能（néng）低的耐火材料，Mg與Ca在高溫（wēn）下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）。溫（wēn）度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣質（zhì）耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好（hǎo），特別是熔渣中SiO2滲入會與（yǔ）MgO-CaO耐火材料中（zhōng）的CaO反應（yīng）生成高熔點化（huà）合物（wù）C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量（liàng）的（de）問題，采用真空精煉，其H主要來自（zì）熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤（kǎo），充分排除其中的水（shuǐ）分，就（jiù）不存在鋼水中氫（H）含（hán）量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料（liào）對鋼中氧含（hán）量的（de）影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中（zhōng）的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平（píng）衡分壓，在鋼水中的溶解（jiě）度很小，被認為是防止鋼（gāng）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（shuǐ）中S的反應，檢（jiǎn）驗（yàn）鎂鈣質耐火材料的（de）脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現（xiàn）“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效（xiào）果，使（shǐ）用白雲（yún）石質鋼包內襯是很必要（yào）的，這樣一方麵可以盡可（kě）能降低鋼包內襯（chèn）的（de）再氧化能力，另一方麵可（kě）以避免強還（hái）原條件下鋼包渣導致耐火材（cái）料的過度消耗。

耐火（huǒ）材料對鋼中P含量的（de）影響：匡加（jiā）才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中（zhōng）P含量的影（yǐng）響。實驗結果表明：當澆注料中（zhōng）w（CaO）為25%時，鋼中P含量（liàng）大幅度降低，由原始（shǐ）的0.1%降低（dī）到0.01%，進（jìn）一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的（de）影響：實驗（yàn）表（biǎo）明，使用含C耐火材料，鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品（pǐn）第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼（gāng）中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程（chéng）中（zhōng），鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導（dǎo）致（zhì）吸（xī）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（cái）料對鋼中N(氮)含（hán）量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮（dàn）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量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼（gāng）水中（zhōng）夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻耐火材（cái）料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗（yàn）表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）能去除鋼水中的夾（jiá）雜物，其餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜物數量增（zēng）加（jiā）。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。CaO與（yǔ）SiO2反應（yīng）生成C2S(矽（guī）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表麵，形成（chéng）保護（hù）層，或者從鎂鈣質耐火（huǒ）材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂（měi）鈣質耐火材料中的活性CaO含量越（yuè）高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

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3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得（dé）出，CaO含量高的白（bái）雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較強。燒成白雲石磚（zhuān）基質部分致密程度高，較不（bú）燒白雲石磚具有更好（hǎo）的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣（zhā）對三（sān）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（kàng）低堿度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕能（néng）力好（hǎo）於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有（yǒu）良（liáng）好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這（zhè）是因（yīn）為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化（huà）而有效抑製熔渣的滲透。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（shèn）透作用。

長寧鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外（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（zhuān）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（xiào）果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑（shū）賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣（zhā）MgO—C磚蝕損率比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（de）侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中期渣和終（zhōng）期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反（fǎn）而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫（wēn）中及（jí）被渣中∑FeO溶（róng）解，所（suǒ）以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）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（qiě）磚中的CaO有利於（yú）鋼水的脫O、脫S、脫（tuō）P等，適合冶（yě）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（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非金屬夾（jiá）雜物不僅數量少，而且尺寸（cùn）很小和形態得到控製，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（de）整個過程中，耐火材料始終與鋼水（shuǐ）接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少總（zǒng）有些（xiē）汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料能（néng）淨化鋼水，除去鋼中的（de）非金屬夾雜物，而且不汙染環境。