徐平坤

以前，從煉鋼工（gōng）藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火（huǒ）材料對（duì）鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多（duō）或少地會對鋼水產生汙染。可是通（tōng）過對（duì）白（bái）雲石質（鎂鈣質）耐火材料（liào）的（de）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（rǎn）環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲（yún）石與鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材（cái）料的特征（zhēng）

白雲（yún）石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料（liào），煆燒後的理論組（zǔ）成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）。

其中，白（bái）雲石質耐火（huǒ）材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原（yuán）料（liào）的定型或不定形耐火材料（liào）；鎂白雲石和（hé）鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣（gài）質製品的高溫使用（yòng）性能，MgO含量（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越（yuè）強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大（dà），抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因此，應該根據爐外（wài）精（jīng）煉等熱工設備的不（bú）同部位使用條件，合理選（xuǎn）擇鎂鈣質耐火材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材料對淨化鋼水作（zuò）用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾（jiá）雜（zá）物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）中的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其（qí）轉（zhuǎn）移到爐渣中，具有除去雜質、淨（jìng）化鋼（gāng）水的功能。由（yóu）於CaO的氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外（wài）精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多（duō）試驗研究，取得了很好的結果（guǒ）。

MgO在真空條件下（xià）容易揮發，而CaO對（duì）MgO的揮（huī）發性是有影響的，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（zhì）材料中加入一定量（liàng）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（liàng）低，熔渣（zhā）必（bì）須是CaO含量高（gāo）的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低（dī）。要使O含量低，就要選擇氧勢盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在（zài），在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）。溫度升高不利於脫P，但鋼（gāng）包（bāo）中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用（yòng）CaO含（hán）量高的鎂鈣質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、抗渣滲透性好，特（tè）別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反（fǎn）應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而（ér）抑（yì）製熔（róng）渣的滲（shèn）透。

關於H含（hán）量的問題，采用真空精煉，其H主要來自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（fèn）析認為：要在（zài）1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就（jiù）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（néng）的影響

耐火材料（liào）對鋼中氧（yǎng）含量的影響：王（wáng）龍光等人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性高（gāo），具有很低的（de）氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是（shì）防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人（rén）試驗研究鎂鈣磚（zhuān）與（yǔ）鋼水中（zhōng）S的反應，檢驗鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使（shǐ）鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲（yún）石質（zhì）鋼（gāng）包（bāo）內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能（néng）降低鋼包（bāo）內襯（chèn）的再氧（yǎng）化能（néng）力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包（bāo）渣導（dǎo）致耐火材（cái）料的過度消耗。

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

耐火材料對鋼（gāng）水碳（tàn）含量的（de）影響：實（shí）驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品（pǐn）第二（èr）次使（shǐ）用時，鋼（gāng）水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐（nài）火材料中的水分以及其中的有機粘（zhān）結劑（jì）會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間（jiān）包係統中使（shǐ）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，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼（gāng）中N(氮)含量的影響：傳（chuán）統耐火材料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（jiān）包之間，保護套管非常重要，連（lián）鑄的增N點就是長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾（jiá）雜物的影（yǐng）響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐（nài）火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔（jié）淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量（liàng）增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可（kě）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（wù）。CaO與SiO2反應生成C2S(矽（guī）酸二鈣)和C3S(矽酸三（sān）鈣)高（gāo）熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附（fù）鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能（néng）：梁義兵等人采用靜態坩堝法研（yán）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（liàng）高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比較強（qiáng）。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有（yǒu）更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三（sān）種磚的侵蝕和滲透比（bǐ）高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕性（xìng）明（míng）顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度（dù）渣侵蝕能（néng）力好於CaO含（hán）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（shèn）透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用（yòng）析出C3S，使（shǐ）材料表層致密化而有效抑製（zhì）熔渣的（de）滲透。低堿度熔渣（zhā）具（jù）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作用。

佳木斯鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要（yào）性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特（tè）性外，鎂鈣碳（tàn）磚比鎂碳磚具有更好的真空穩（wěn）定性、抗（kàng）熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取（qǔ）決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝（bāo）落性能越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗（kàng）剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期（qī）渣（zhā）、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂（měi）碳（tàn）磚的侵蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）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（jié）構剝落（luò），蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上（shàng）產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，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（zhōng）∑FeO溶解（jiě），所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等（děng）人研究結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（néng）力強；而且磚中的CaO有利於（yú）鋼水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉（liàn）鋼的（de）電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺（chǐ）寸很小和形態得到控製，合金元素成分（fèn）精準並且（qiě）分布（bù）均勻，使鋼材具有高性能（néng）、高品質（zhì）。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的（de）整（zhěng）個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或（huò）多或（huò）少總有些汙染，唯（wéi）有白雲石質即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨化鋼水（shuǐ），除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。