徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨（jìng）度，沒有考慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）水的淨化作用，總是認為耐火材料（liào）或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石（shí）質（鎂鈣質）耐（nài）火材料的理論研究和實際試驗，得（dé）出鎂鈣質材料不但不汙（wū）染鋼水，反而能淨（jìng）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（yì）增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石（shí）質耐火材（cái）料、鎂白雲石質（zhì）耐火材料、鎂鈣質耐火（huǒ）材料。

其中，白雲（yún）石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的（de）定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材（cái）料是用鎂石（shí）與白雲石合成的耐（nài）火（huǒ）材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製（zhì）品的高溫使用性能，MgO含（hán）量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力（lì）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（yuè）差。因此，應該根據爐（lú）外精煉等熱工（gōng）設備的不同部位（wèi）使用條件，合（hé）理選擇鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元（yuán）素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求（qiú）嚴格，需要爐（lú）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。鎂鈣質耐火材料中的遊離（lí）CaO，易與鋼水（shuǐ）中的S、P等雜（zá）質（zhì）反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化（huà）鋼水的（de）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、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、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（huǒ）材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮發，而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質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐（nài）火（huǒ）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，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡（jìn）可能要低（dī）。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢盡可（kě）能低（dī）的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在（zài），在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，而CaO的氧（yǎng）勢（shì）也很小，因此，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐（nài）火材料同（tóng）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（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含量的問題（tí），采用真（zhēn）空精煉，其（qí）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（lì）學分析認為：要在1200℃下長期（qī）烘烤，充分排（pái）除其中的（de）水分，就不存在鋼水（shuǐ）中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣（gài）質耐（nài）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，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水（shuǐ）增氧（yǎng）的有（yǒu）效材料。

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的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質（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70.12%；超（chāo）過45min，脫（tuō）S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的（de）脫S效果，使用白（bái）雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能（néng）降低鋼包內襯的再氧化能力，另（lìng）一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐（nài）火材（cái）料的（de）過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影（yǐng）響：匡加（jiā）才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含（hán）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，由原始的0.1%降低到0.01%，進一（yī）步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅（fú）度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一（yī）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（nài）火材料中的水分（fèn）以及其中的有機（jī）粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過（guò）程中，鋼包和中間（jiān）包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包（bāo）烘烤，能（néng）有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料（liào）N含量很低，近年來氮化物在耐火材（cái）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（bāo）與中間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的增（zēng）N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中（zhōng）夾雜物的影響：田琳（lín）等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料能去除鋼水（shuǐ）中的夾雜物（wù），其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複（fù）合化合物，熔點（diǎn）約為1400℃左右，可（kě）有（yǒu）效地去除（chú）鋼（gāng）中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和（hé）C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵（miàn），形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來（lái）上浮至保護渣（zhā）層中；在（zài）鎂鈣（gài）質（zhì）耐火材料中的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾雜（zá）物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料的抗侵蝕（shí）性能：梁義兵等人采用靜態坩堝（guō）法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗（yàn）結果得（dé）出，CaO含（hán）量高（gāo）的白雲（yún）石磚抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強（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更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿（jiǎn）度較低的VOD爐渣對三（sān）種磚的侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣嚴重得多（duō）。相（xiàng）對而言（yán），燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性（xìng）明顯好於不燒鎂鈣磚，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抵抗高堿度熔渣的侵蝕（shí）和滲透能力，這是因為渣與（yǔ）鎂鈣材料作用析（xī）出（chū）C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿（jiǎn）度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基（jī）質的強溶蝕並滲透作用（yòng）。

林芝鎂磚之鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗（kàng）侵蝕的研究

鎂鈣碳（tàn）磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚（zhuān）具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量（liàng）。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，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔淑賢等人（rén）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（tàn）磚的侵蝕進行（háng）實驗。實驗（yàn）結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是因為MgO—C磚（zhuān）產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生（shēng）了C2S保護層；可是（shì）中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中及被渣中（zhōng）∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵（qīn）蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫（tuō）O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材（cái）料對潔淨鋼的影響

潔（jié）淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非金屬夾雜物（wù）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（jīng）準並且分布均勻，使鋼材具有（yǒu）高性能、高品質。在鋼水從冶（yě）煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或多或少總有（yǒu）些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。