徐平坤（kūn）
以前，從煉鋼工藝的角度研（yán）究提高鋼的純淨度，沒有（yǒu）考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用（yòng），總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙（wū）染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質（zhì）材料不但不汙染鋼（gāng）水（shuǐ），反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包（bāo）等爐外（wài）精煉裝置中應用日益增加。
白雲石與鎂鈣質耐火材料（liào）的特征
白雲（yún）石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物（wù）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）材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣（gài）質耐火材料。
其中，白雲石質耐火（huǒ）材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定（dìng）型或不定形耐火材料（liào）；鎂白雲石（shí）和鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料（liào）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質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越（yuè）強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因（yīn）此，應該根據爐（lú）外精煉等熱工設備的不同（tóng）部位使用（yòng）條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質耐火（huǒ）材料對淨化鋼（gāng）水作用的影響
潔淨（jìng）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（yào）求嚴格（gé），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（fèn）和均勻化等。鎂鈣質（zhì）耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉（zhuǎn）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，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純淨（jìng）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（jiàng）低耐火（huǒ）材料消耗，研究人（rén）員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研（yán）究，取得了很（hěn）好的結果（guǒ）。
MgO在真空條件下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是有（yǒu）影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分（fèn）數）就可使MgO相對揮發性大大降低（dī）。因此，MgO質材料中加入一定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫真空條件下使用比純MgO質（zhì）耐（nài）火材（cái）料更合適。
鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可（kě）能要低。要使（shǐ）O含量低，就要選擇氧勢盡（jìn）可能（néng）低的（de）耐火材料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣態存在，在鋼（gāng）水中的溶解度很小（xiǎo），而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設（shè）備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於（yú）脫（tuō）P，但（dàn）鋼包中采用CaO含量高即（jí）堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高的鎂鈣質（zhì）耐火材（cái）料同樣也有利脫P。
鎂鈣質耐火材料的熱震（zhèn）穩定性高、抗渣滲（shèn）透性（xìng）好（hǎo），特別是熔渣中SiO2滲入會（huì）與MgO-CaO耐（nài）火材（cái）料（liào）中的（de）CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從（cóng）而（ér）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）渣或精煉設備（bèi）內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力（lì）學分析認為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤（kǎo），充分排除（chú）其中的（de）水分，就（jiù）不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐火（huǒ）材料對鋼水性能的影響
耐火材料對鋼中氧含量（liàng）的（de）影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力（lì）學穩定性高，具有很低的氧平（píng）衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增（zēng）氧的有效材料（liào）。
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（de）反（fǎn）應，檢（jiǎn）驗鎂鈣質耐火材料的脫（tuō）S效果（guǒ）。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反應45min時（shí），脫S效果更好，脫S率達（dá）70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為（wéi）了（le）使鋼包獲得有效的脫（tuō）S效果，使用（yòng）白雲石質（zhì）鋼包（bāo）內襯是很必要（yào）的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。
耐火材料對鋼中P含量的影響：匡（kuāng）加才研究（jiū）MgO—CaO質澆注料對（duì）鋼（gāng）中P含量的影響。實（shí）驗結（jié）果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由（yóu）原始（shǐ）的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含（hán）量僅有小幅度降低（dī）。
耐（nài）火材料對鋼水碳含量的影響：實（shí）驗表明，使用含C耐火材料，鋼（gāng）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（hán）量的影響（xiǎng）：耐火（huǒ）材（cái）料中的水分以及（jí）其中的有機粘結劑會對鋼（gāng）水中的H含量產生顯著（zhe）影響。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（jī）粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘（hōng）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，近年來氮化物在耐火材料中應用受到（dào）關（guān）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間，保護套管非常重要，連（lián）鑄的增（zēng）N點就（jiù）是長水口保護，此（cǐ）處增N可達（15~30）×10-6。
耐火材料對鋼水中夾雜物（wù）的影響（xiǎng）：田琳等（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反（fǎn）應30min的情況下（xià），隻有鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水中的夾雜（zá）物（wù），其餘的堿性耐火材料均使鋼（gāng）水夾雜物數量增（zēng）加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複（fù）合（hé）化（huà）合物，熔點約為1400℃左右，可（kě）有效地去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物（wù）被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形（xíng）成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝（bāo）落下來上（shàng）浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的（de）能力越強。
鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性（xìng）能：梁義兵等（děng）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（yàn）結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強（qiáng）。燒成（chéng）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（dù）渣侵（qīn）蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種（zhǒng）磚的侵蝕和滲透比高堿（jiǎn）度渣嚴重得多。相對而言（yán），燒成的鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度（dù）渣（zhā）侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好（hǎo）的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與（yǔ）鎂鈣（gài）材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密化而有效抑製熔渣的滲（shèn）透。低堿度熔渣（zhā）具有較（jiào）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。
臨高（gāo）鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究（jiū）
鎂（měi）鈣碳磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂（měi）碳磚具有更（gèng）好的真空穩定性、抗（kàng）熱震性（xìng）。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能（néng）越（yuè）好（hǎo），淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵（qīn）蝕和抗剝落性能越強。
鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究（jiū）：崔淑賢等人（rén）采（cǎi）用煉鋼轉爐的初期（qī）渣、中（zhōng）期渣和終期渣分別對（duì）鎂鈣碳（tàn）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%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕（shí）損最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因（yīn）為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解（jiě），所以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。
孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和（hé）熱震穩定性好，抗酸性（xìng）熔渣能力強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。
白雲石質耐（nài）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（shǎo），非金屬夾雜（zá）物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元（yuán）素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼材具（jù）有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個（gè）過程中，耐火材料始（shǐ）終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的非（fēi）金屬夾（jiá）雜物，而且不汙染環境（jìng）。
