徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直（zhí）接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會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理（lǐ）論研究和實際試驗（yàn），得（dé）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中應用日益增加（jiā）。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理論組（zǔ）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（zhì）耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電（diàn）熔的白雲石做（zuò）原料的定型或不定（dìng）形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料是用（yòng）鎂石與白雲石合成（chéng）的耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因此，應該根據（jù）爐外精煉等熱（rè）工設備的不（bú）同部位使用條件，合（hé）理選擇鎂鈣質耐火材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用（yòng）的影響

潔（jié）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等夾雜物的含量要求嚴（yán）格，需要爐外精煉除去鋼（gāng）中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和（hé）均勻化等。鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的遊離CaO，易與鋼水中（zhōng）的S、P等雜（zá）質反應，使（shǐ）其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶（yě）煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等（děng）設備的耐（nài）火材料。近年來，為（wéi）了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火（huǒ）材（cái）料消耗，研究人（rén）員對白雲石質耐（nài）火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入（rù）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含量低，熔渣必須（xū）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（xuǎn）擇氧勢盡可能低的（de）耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼（gāng）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質耐火材料。溫（wēn）度升高不利（lì）於（yú）脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高（gāo）的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材（cái）料同樣也有利脫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（zhōng）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（de）滲透。

關於H含量的問題（tí），采用真（zhēn）空精煉，其H主要來自熔渣或（huò）精煉設備內襯耐火材（cái）料的水（shuǐ）分及有機添加物。熱（rè）力學分（fèn）析認為：要在（zài）1200℃下長期烘烤，充分（fèn）排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（qīng）（H）含（hán）量增高問題（tí）。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐（nài）火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高，具有很（hěn）低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很（hěn）小，被認為是防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（shí），脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方（fāng）麵可以避（bì）免強還原條件下鋼（gāng）包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的（de）影響：匡（kuāng）加才研究MgO—CaO質澆注料對（duì）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（fú）度（dù）降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一（yī）步提（tí）高CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水（shuǐ）碳含量的影（yǐng）響：實驗表明，使用含C耐火材（cái）料，鋼（gāng）水（shuǐ）顯著增C，當同一製品第二次（cì）使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中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（de）H含量產生顯著（zhe）影響（xiǎng）。連鑄過程中，鋼包（bāo）和中間包係統（tǒng）中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）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N含量很低，近年來氮化物在耐（nài）火材料中（zhōng）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（zhī）間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是（shì）長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜（zá）物的影（yǐng）響（xiǎng）：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管（guǎn）線鋼（gāng）鋼水潔淨（jìng）化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下（xià），隻（zhī）有鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物（wù），其餘的堿性耐火材料均使（shǐ）鋼水夾雜物數量（liàng）增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合物，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，形成保護層，或者從鎂鈣（gài）質耐火材料表麵上剝落下來上（shàng）浮（fú）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（gāng）水中夾（jiá）雜物（wù）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（yàn）結果得出，CaO含量高的白雲石（shí）磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵（qīn）蝕和滲透能力比較強。燒（shāo）成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚（zhuān）具有（yǒu）更（gèng）好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高堿度渣嚴重得（dé）多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性（xìng）明（míng）顯好於（yú）不燒鎂鈣磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣（gài）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，這是（shì）因為渣（zhā）與鎂鈣材（cái）料（liào）作用析出C3S，使材料（liào）表層致密化而有效抑製熔渣的滲透（tòu）。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透（tòu）作用。

淮安鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研（yán）究（jiū）

鎂鈣碳（tàn）磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂（měi）鈣磚（zhuān）種類複雜。除（chú）具備鎂（měi）鈣磚的（de）特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同（tóng）時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量越（yuè）高，抗剝（bāo）落性能越（yuè）好（hǎo），淨化鋼水的效果也（yě）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（fèn）別對鎂鈣（gài）碳磚（zhuān）及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為（wéi）MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比（bǐ）MgO—C磚（zhuān）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（chóng）。

孫惠章等人研究結果表明鎂白（bái）雲石碳磚高溫抗氧化性（xìng）和熱震穩定性（xìng）好，抗酸性熔渣能（néng）力強；而且磚（zhuān）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（cái）料對（duì）潔淨鋼（gāng）的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少，非（fēi）金（jīn）屬夾雜物不僅數量少，而且（qiě）尺寸很小和形（xíng）態得到控製，合金元素（sù）成分精準（zhǔn）並且分布均勻，使鋼材具有高性（xìng）能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料（liào）始終與鋼水（shuǐ）接觸，一般耐火（huǒ）材料對（duì）鋼水或多或（huò）少總有些（xiē）汙染，唯有白雲（yún）石質即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不汙染環境。