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（kǎo）慮與（yǔ）鋼水直接接（jiē）觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨（jìng）化作（zuò）用，總是認為（wéi）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（měi）鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質材料不但不汙染鋼水，反而（ér）能淨（jìng）化鋼水，並且也（yě）不汙染環境，在AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增（zēng）加。

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（bái）雲（yún）石質耐火材料、鎂白雲（yún）石質耐火材料（liào）、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質（zhì）耐火材（cái）料是指全部用（yòng）煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定（dìng）形耐火材料（liào）；鎂白雲石和鎂鈣質耐火（huǒ）材料是用鎂石與白雲石（shí）合成的耐火材料（liào）。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質（zhì）製品的高溫使用性能，MgO含量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的（de）能力越強（qiáng），高（gāo）溫蠕變越大，抗（kàng）剝（bāo）落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據（jù）爐外精煉等熱工設備的不同（tóng）部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中（zhōng）的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材料對（duì）淨化鋼水作用（yòng）的影響

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）雜物以（yǐ）及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）中（zhōng）的遊（yóu）離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使（shǐ）其轉移（yí）到爐渣中，具有（yǒu）除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由（yóu）於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐（nài）火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純淨鋼、特殊鋼等（děng）設備的耐火材料。近年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐襯壽命、降（jiàng）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試驗研究，取（qǔ）得了很好的結果。

MgO在真空條件下（xià）容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的（de），含（hán）有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對揮發性（xìng）大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中加入一定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空（kōng）條件下使用比純MgO質耐火材料更合（hé）適。

鋼水中（zhōng）的脫S反應中，要（yào）使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要選擇氧勢盡（jìn）可能低（dī）的耐（nài）火材料（liào），Mg與Ca在高溫下以氣態存在，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（xuǎn）用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用（yòng）CaO含量高即堿度高的（de）熔渣有利脫（tuō）P，因此，用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）也有利（lì）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耐火材料中的CaO反應（yīng）生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製（zhì）熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采（cǎi）用真空精煉，其（qí）H主要來自熔渣或精（jīng）煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物（wù）。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就（jiù）不存在鋼（gāng）水中氫（qīng）（H）含量增高（gāo）問題。

鎂鈣質耐火材料（liào）對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影（yǐng）響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料（liào）中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼（gāng）中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣（gài）磚（zhuān）與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料（liào）的脫S效（xiào）果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）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）石質鋼包（bāo）內襯是很必要的，這（zhè）樣一方麵可以盡（jìn）可能降低鋼（gāng）包內襯的再氧化能力，另一方麵可以（yǐ）避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材（cái）料（liào）的過度消耗。

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

耐火（huǒ）材料對鋼水（shuǐ）碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材（cái）料，鋼水顯（xiǎn）著增C，當同一製品第二（èr）次使（shǐ）用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐火材料對鋼中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水（shuǐ）中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中（zhōng），鋼包和中間包係統中使用（yòng）保護套管保（bǎo）護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有（yǒu）效地（dì）降（jiàng）低鋼水的吸H量。

耐火材（cái）料對鋼中（zhōng）N(氮)含量的影響：傳統（tǒng）耐（nài）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注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在（zài）鋼包與中間包之間，保護套（tào）管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護（hù），此處增N可（kě）達（15~30）×10-6。

耐（nài）火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影（yǐng）響，實（shí）驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性（xìng）耐火材料均（jun1）使鋼水夾雜物數量（liàng）增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐（nài）火材（cái）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（gāng）中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高（gāo）熔點化（huà）合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵（miàn）上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩（gān）堝法研究3種不（bú）鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗（yàn）結果得出，CaO含（hán）量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比較強。燒成白雲（yún）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堿度渣侵蝕（shí）性。堿度較（jiào）低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對（duì）而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明（míng）顯好於不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵（dǐ）抗（kàng）低堿度（dù）渣侵蝕能力好（hǎo）於（yú）CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良（liáng）好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣（zhā）與鎂鈣材料作用（yòng）析出C3S，使材（cái）料表層致密化（huà）而有效抑製熔渣的滲（shèn）透。低堿度熔渣具有較（jiào）強的侵蝕和滲（shèn）透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透（tòu）作用。

江（jiāng）蘇鎂磚之鎂鈣碳磚的（de）性能及抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒（shāo）成鎂鈣磚（zhuān）種類複雜。除（chú）具備鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的（de）真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好（hǎo），淨化鋼（gāng）水的效果（guǒ）也越好（hǎo）；C含量越高，抗渣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的初期渣、中期（qī）渣和終期渣分別對（duì）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磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產生（shēng）結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保護（hù）層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損（sǔn）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。

孫惠章等人（rén）研究結果表（biǎo）明鎂白雲石碳磚高溫（wēn）抗氧化性和熱震穩（wěn）定（dìng）性好，抗（kàng）酸（suān）性熔（róng）渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫（tuō）P等，適合冶煉鋼的（de）電爐（lú）爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜（zá）物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到（dào）控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有（yǒu）高性能、高品質。在（zài）鋼水從冶煉到精煉的整（zhěng）個過程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼水接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質（zhì）即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不（bú）汙染環境。