徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼（gāng）水產生汙染（rǎn）。可是通過對（duì）白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質材料不但不汙（wū）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（jīng）煉裝置中應用（yòng）日益增加。

白雲（yún）石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）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（wéi）1.93。鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料主要包括白雲石質耐（nài）火材料、鎂白雲石質耐火材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。

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

白雲石（shí）質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的（de）雜（zá）質O、S、P、C、H、N等元素（sù）及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量（liàng）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（děng）。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水（shuǐ）中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質（zhì）、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）也適合用（yòng）於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨（jìng）化鋼（gāng）水、延長爐襯壽命（mìng）、降低耐火材料消耗，研究人（rén）員對白（bái）雲石質耐火材料（liào）進行了許多試（shì）驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件（jiàn）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（liào）更合適（shì）。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量（liàng）低，熔渣必須是CaO含量高的高（gāo）堿度（dù）渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能（néng）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（tài）存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉設（shè）備應該選用（yòng）鎂鈣質耐火材料（liào）。溫度升高（gāo）不利於脫P，但鋼（gāng）包中（zhōng）采用CaO含量（liàng）高即堿（jiǎn）度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高的鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）同樣也有利脫P。

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

關於H含量（liàng）的（de）問題，采（cǎi）用真（zhēn）空精煉，其H主要來自熔渣（zhā）或精煉設備內襯耐火材料的（de）水分及（jí）有機添加物。熱力學分析認（rèn）為：要在1200℃下（xià）長期（qī）烘烤（kǎo），充分排除（chú）其中的水分，就不存在鋼水中（zhōng）氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人（rén）認為MgO—CaO耐火材料中（zhōng）的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很低的（de）氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止（zhǐ）鋼水增氧的有效材料。

耐（nài）火材料對鋼中S的影（yǐng）響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚（zhuān）與鋼水中S的反應，檢驗鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料的脫S效（xiào）果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達（dá）70.12%；超過45min，脫S率降低，出（chū）現“回S”現象。為了使鋼（gāng）包獲得有效的脫S效果，使（shǐ）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（de）再氧化能力，另一方麵可（kě）以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料（liào）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。實驗結果表明：當澆（jiāo）注料中w（CaO）為25%時，鋼（gāng）中P含量大幅（fú）度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步（bù）提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降（jiàng）低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用（yòng）含（hán）C耐（nài）火材料，鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響（xiǎng）：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會（huì）對鋼水中的H含量產（chǎn）生（shēng）顯著影響（xiǎng）。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑（jì）導（dǎo）致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有（yǒu）效地（dì）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（lái）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（bāo）與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保（bǎo）護（hù），此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中（zhōng）夾（jiá）雜（zá）物的影響（xiǎng）：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管（guǎn）線鋼鋼水（shuǐ）潔淨化的影響，實驗表明：在反（fǎn）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，其餘的堿性耐火材料均使鋼水（shuǐ）夾雜（zá）物數（shù）量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的（de）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（qù）除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點（diǎn）化合物被吸附鎂鈣質（zhì）耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越（yuè）強。

鎂鈣（gài）質耐火材料的抗侵蝕性能：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含量高的（de）白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有（yǒu）更好（hǎo）的抗高堿（jiǎn）度渣侵（qīn）蝕性。堿（jiǎn）度較低的（de）VOD爐渣對三種磚（zhuān）的侵蝕和（hé）滲透比（bǐ）高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕性明顯（xiǎn）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（yǔ）鎂鈣材料作用（yòng）析出C3S，使（shǐ）材（cái）料表層致密化而（ér）有效抑製熔渣的滲透（tòu）。低堿度熔渣具有（yǒu）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。

克孜勒蘇柯爾克孜鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚（zhuān）的性能及抗侵蝕的研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複（fù）雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性（xìng）外，鎂（měi）鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的真空穩定（dìng）性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能（néng）同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝落性能越強。

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渣、中期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗（yàn）。實驗結果表明：初（chū）期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較（jiào）輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；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（jí）被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白（bái）雲（yún）石碳（tàn）磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有利於鋼水的（de）脫O、脫S、脫P等，適合（hé）冶煉鋼的電（diàn）爐爐（lú）襯（chèn）。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸（cùn）很小和形態得到控（kòng）製，合金元（yuán）素成分精準（zhǔn）並且分布（bù）均勻，使鋼材具有高（gāo）性能、高（gāo）品質。在鋼水從（cóng）冶煉到精煉的整個過程中，耐火材（cái）料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染（rǎn），唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的（de）非金屬（shǔ）夾雜物，而且不汙染環境。