徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有（yǒu）考慮（lǜ）與鋼水直接（jiē）接觸的耐火材料對鋼水的淨（jìng）化作用，總是認為耐火材料或多或少地（dì）會（huì）對鋼水產生汙染。可是通過對白（bái）雲石質（zhì）（鎂鈣質）耐火材料的理論研（yán）究和實際試驗，得出鎂（měi）鈣質（zhì）材（cái）料不但不汙染鋼水（shuǐ），反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火（huǒ）材料的特征

白雲石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦物原料，煆燒後（hòu）的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火（huǒ）材料主要包括白雲石質耐火材料（liào）、鎂（měi）白（bái）雲（yún）石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部（bù）用煆燒或電熔的白（bái）雲石（shí）做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）是用鎂石（shí）與白（bái）雲石合成的耐火材料（liào）。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣（gài）質製（zhì）品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量（liàng）越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的性能越差。因此，應該（gāi）根（gēn）據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂（měi）鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材（cái）料對淨化鋼水作用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特殊鋼等對（duì）鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材（cái）料中（zhōng）的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質反（fǎn）應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由於CaO的氧勢很低（dī），鎂鈣質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶（yě）煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的（de）耐火材料。近年來，為（wéi）了淨化鋼（gāng）水、延長爐襯壽命、降低耐（nài）火材料消耗（hào），研究人員對（duì）白雲石質耐火材料進行了許多試驗（yàn）研究，取（qǔ）得了很好（hǎo）的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是（shì）有影響的（de），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質材料中加入一定量的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。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含（hán）量低（dī），熔渣必須是CaO含（hán）量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因（yīn）此，精煉設備（bèi）應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量（liàng）高的鎂鈣質耐火（huǒ）材料同樣也有利脫（tuō）P。

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

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣（zhā）或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加（jiā）物（wù）。熱力（lì）學分析認為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充分（fèn）排除其中的水分，就不存在鋼水（shuǐ）中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）對（duì）鋼水性能的影（yǐng）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（huǒ）材料中的CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有很低的氧（yǎng）平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水（shuǐ）增氧的有效材（cái）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1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出（chū）現“回S”現象。為了使鋼包獲得（dé）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（yī）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（qiáng）還原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：匡加才（cái）研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含（hán）量（liàng）的影響。實驗結果（guǒ）表明：當澆注料中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%，進一步提高CaO含量，鋼中P含（hán）量僅有小幅度降低（dī）。

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（pǐn）第二次使（shǐ）用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐火（huǒ）材料（liào）對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水（shuǐ）分以及其中的有機粘結劑會對鋼（gāng）水中的H含（hán）量產生（shēng）顯著影響（xiǎng）。連鑄過程（chéng）中，鋼包和中間包係統中使用保（bǎo）護套管保護主（zhǔ）流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間（jiān）包烘（hōng）烤，能（néng）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：傳統耐火材料（liào）N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，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，保護套管非常重要，連鑄的增N點（diǎn）就是長水口保護，此處增（zēng）N可達（dá）（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的（de）影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻耐火（huǒ）材料對（duì）管線鋼鋼水潔（jié）淨化的影（yǐng）響，實驗（yàn）表（biǎo）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（zá）物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材料均使鋼水夾雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與（yǔ）鎂鈣耐火材料中的（de）CaO反應，如CaO與Al2O3反應（yīng）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SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和（hé）C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸（xī）附鎂（měi）鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料表麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材（cái）料表麵（miàn）上剝落下來上浮（fú）至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人（rén）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，CaO含量高的白雲石磚抗（kàng）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，較（jiào）不燒白雲石磚具有更（gèng）好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵（qīn）蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對（duì）而言，燒成（chéng）的鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚（zhuān），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（měi）鈣（gài）質材料具有良好的（de）抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力（lì），這是因為渣與鎂鈣材（cái）料作用析出（chū）C3S，使（shǐ）材料表（biǎo）層致密化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（néng）力，主要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

福建鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研（yán）究

鎂鈣（gài）碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣（gài）磚種類複雜。除具備鎂鈣磚（zhuān）的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具（jù）有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂（měi）鈣碳磚的性能同時取決（jué）於CaO及C的（de）含（hán）量。CaO含量（liàng）越高，抗（kàng）剝落性能越好，淨化鋼水的效（xiào）果也（yě）越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼（gāng）轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳（tàn）磚的侵蝕進行（háng）實（shí）驗。實驗結（jié）果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕（qīng），是因（yīn）為在磚的界麵（miàn）上產生了（le）C2S保護層；可是（shì）中期（qī）渣和終期渣（zhā），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溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴（yán）重。

孫惠章等人研究結果（guǒ）表明鎂白雲石碳（tàn）磚高溫抗氧化性和熱震（zhèn）穩定性好，抗酸性熔（róng）渣（zhā）能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫（tuō）O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的（de）電（diàn）爐爐襯。

白雲石質（zhì）耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨（jìng）鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非（fēi）常少，非金屬夾雜物不僅（jǐn）數量少，而且尺寸很小和（hé）形（xíng）態得到控製，合金元素成分精準（zhǔn）並且分布均（jun1）勻，使鋼材具有（yǒu）高性能、高品質。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料（liào）始終與鋼水接（jiē）觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或多或（huò）少（shǎo）總有些汙染（rǎn），唯有白雲石（shí）質即鎂鈣質（zhì）耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而（ér）且不汙染環境。