徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮（lǜ）與（yǔ）鋼水直接（jiē）接觸（chù）的耐火材料對（duì）鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或（huò）少地會（huì）對鋼水產生（shēng）汙染。可是通過（guò）對白（bái）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汙染鋼水，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置（zhì）中應用日（rì）益增加（jiā）。

白雲石與鎂鈣質耐火（huǒ）材料的特征

白雲石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後（hòu）的理論組成為（wéi）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（měi）白雲石質（zhì）耐火材料、鎂（měi）鈣質耐火材料。

其中，白雲石（shí）質耐火材料是（shì）指全部用煆燒或電熔的白雲石（shí）做原料的定（dìng）型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料（liào）是用鎂石與（yǔ）白雲石（shí）合成的耐火材料。MgO、CaO含（hán）量（liàng）的變化影響鎂鈣（gài）質製品（pǐn）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，抗高（gāo）SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的（de）效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越（yuè）差。因此，應該（gāi）根據爐外精煉等熱工設備（bèi）的不同部位（wèi）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）材料對淨化鋼（gāng）水作用的（de）影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜（zá）質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學（xué）成分和均勻化等。鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐（lú）渣中，具（jù）有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設（shè）備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究（jiū）人員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結（jié）果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對（duì）MgO的揮發性是有（yǒu）影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮（huī）發（fā）性大大降低。因（yīn）此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫（wēn）真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合（hé）適。

鋼（gāng）水中（zhōng）的脫S反應中（zhōng），要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高（gāo）的（de）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（dī），就要選擇氧勢盡可能低的（de）耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水中的溶解（jiě）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）包中采用CaO含量（liàng）高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含（hán）量高的鎂鈣質耐（nài）火材料同樣也有利脫（tuō）P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定（dìng）性高（gāo）、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材（cái）料中的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（yú）H含量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精煉設備內襯（chèn）耐火材料的水分及有機添加物。熱（rè）力學分（fèn）析認為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充分（fèn）排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性（xìng）能的影響

耐火材料對鋼中氧（yǎng）含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱（rè）力（lì）學穩定性高，具有很低的（de）氧平衡分壓，在（zài）鋼水中的溶解度很小（xiǎo），被認為是防（fáng）止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田（tián）琳等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚與（yǔ）鋼（gāng）水中S的反（fǎn）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（lǜ）降低，出現（xiàn）“回S”現象。為了使鋼包獲（huò）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（yàng）一方麵可以（yǐ）盡可能降低鋼包內襯（chèn）的再（zài）氧化能力，另一方麵可以避免強還原（yuán）條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加（jiā）才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中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P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步（bù）提高CaO含量，鋼中P含（hán）量僅有（yǒu）小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料（liào），鋼水顯著增C，當同（tóng）一製品第二次使用時，鋼水（shuǐ）僅發生輕微增C。

耐（nài）火材料對鋼（gāng）中H(氫（qīng）)含量的影響：耐（nài）火材料中的水分以及其中的有機粘（zhān）結（jié）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（yòng）保（bǎo）護（hù）套管保護主流時，有機粘結劑導（dǎo）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（zhōng）N(氮)含量的影響：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（guān）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點就是長水口保護（hù），此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼鋼水潔淨化的影（yǐng）響，實驗表（biǎo）明：在反（fǎn）應（yīng）30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水中（zhōng）的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材（cái）料均使鋼（gāng）水夾雜物（wù）數（shù）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反應生成Ca12Al4O3的複合化合（hé）物，熔點（diǎn）約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）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（biǎo）麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料（liào）表麵上剝落下來（lái）上浮至保護渣層中；在鎂鈣（gài）質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）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（bīng）等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高（gāo）的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵（qīn）蝕和滲透能力比較強。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的抗高（gāo）堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種（zhǒng）磚的侵蝕和滲透比高堿度渣（zhā）嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於（yú）CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因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（zhā）的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和（hé）滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並（bìng）滲透作用。

東營鎂（měi）磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成（chéng）鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂碳磚具有更（gèng）好的真空穩定（dìng）性、抗熱震（zhèn）性。鎂（měi）鈣碳（tàn）磚的性（xìng）能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含（hán）量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好（hǎo）；C含量越（yuè）高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強（qiáng）。

鎂鈣碳磚的（de）抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中（zhōng）期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是因為MgO—C磚產生結（jié）構剝落（luò），蝕損（sǔn）最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和（hé）終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別（bié）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（qīn）蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白（bái）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；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫（tuō）O、脫S、脫P等，適合（hé）冶（yě）煉鋼的電爐（lú）爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係（xì）指鋼（gāng）中（zhōng）有害（hài）成（chéng）分（S、P、O、H、N）含（hán）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（dé）到控製（zhì），合金元素成（chéng）分精準並且（qiě）分布（bù）均勻，使鋼材具有高性能、高品（pǐn）質。在鋼水從冶煉（liàn）到精煉的整個過程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多（duō）或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中（zhōng）的非金（jīn）屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。