徐平坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角（jiǎo）度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐火材料對鋼水的（de）淨化（huà）作用，總是認（rèn）為耐火材料或多（duō）或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材（cái）料的理論研究和實際試（shì）驗，得出鎂（měi）鈣（gài）質材料不但不（bú）汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼包等爐外精煉裝置中（zhōng）應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材（cái）料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物（wù）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（kuò）白雲石（shí）質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質（zhì）耐火材料。

其中，白（bái）雲石質耐火材料是指全（quán）部（bù）用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定形（xíng）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耐火（huǒ）材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫（wēn）使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變（biàn）越大，抗剝落性能（néng）和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因此，應該根據爐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）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼（gāng）水作用的（de）影響

潔淨鋼、特殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物（wù）的含量要求嚴格（gé），需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣（gài）質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有（yǒu）除去雜質、淨化（huà）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（huà）鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研（yán）究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取（qǔ）得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數（shù））就可（kě）使MgO相對揮發性大大降低（dī）。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應（yīng）中，要使鋼水S含量低，熔渣必（bì）須是CaO含量高的高堿度渣，並（bìng）且鋼水中溶解（jiě）的O含量盡可能要低。要使（shǐ）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（zhōng）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（gài）質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中（zhōng）采用（yòng）CaO含量高即堿度高的（de）熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

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

關於H含量的問題，采用真（zhēn）空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內（nèi）襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為（wéi）：要（yào）在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存（cún）在鋼水中氫（H）含量（liàng）增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火（huǒ）材料（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（liào）中的CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有很低的氧平衡分壓，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。

耐火材料（liào）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，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫（tuō）S效果。結果表明（míng）：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率降（jiàng）低，出現“回S”現象（xiàng）。為了使鋼包獲得有效的脫S效（xiào）果，使（shǐ）用白雲石質鋼包內襯是很必要（yào）的，這（zhè）樣一方麵可以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包渣導（dǎo）致耐火材料的過（guò）度消耗。

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

耐火材料對鋼水碳含量（liàng）的影響（xiǎng）：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水（shuǐ）僅發生輕微增（zēng）C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中（zhōng）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（zhe）影響。連（lián）鑄過（guò）程中（zhōng），鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時（shí），有（yǒu）機粘結（jié）劑導致吸H。對（duì）鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材（cái）料N含量很低（dī），近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成（chéng）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（de）增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對（duì）鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化（huà）的影（yǐng）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，其餘的堿（jiǎn）性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二（èr）鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表（biǎo）麵，形成保（bǎo）護層，或者從鎂鈣質耐火（huǒ）材料表麵（miàn）上剝落下來上浮至保護渣層（céng）中（zhōng）；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含（hán）量越高，吸附鋼水中（zhōng）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磚的抗渣性。試驗結果得出（chū），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強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高（gāo），較不燒（shāo）白雲石磚具有更好的抗高堿（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和（hé）滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料（liào）具有良好的抵抗高堿度熔（róng）渣的侵蝕和滲（shèn）透能力，這是因為渣（zhā）與鎂鈣材料作用析（xī）出（chū）C3S，使材料表層致密化而（ér）有效抑製熔（róng）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（jī）質的（de）強溶蝕並滲透作用。

鄂州（zhōu）鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚的性能及抗侵蝕的研（yán）究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具（jù）備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好（hǎo）的真空穩定性、抗熱震（zhèn）性。鎂（měi）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（néng）越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣（zhā）侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳（tàn）磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐（lú）的初期渣、中期渣和（hé）終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣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（zhuān）的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生（shēng）了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕（shí）損率反而（ér）分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章等（děng）人研究結果表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫（wēn）抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗（kàng）酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有（yǒu）利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料（liào）對潔淨鋼（gāng）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，非金屬夾雜物不（bú）僅數量少，而且尺寸很小（xiǎo）和形態得到控製，合金（jīn）元素成分精準並且分布（bù）均勻（yún），使鋼材具有（yǒu）高（gāo）性（xìng）能、高品質。在（zài）鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接（jiē）觸，一般耐火（huǒ）材料對（duì）鋼水（shuǐ）或多或少總有些汙染，唯有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（bú）汙染環（huán）境。