徐平坤

以前，從（cóng）煉（liàn）鋼工藝的角（jiǎo）度（dù）研究提高（gāo）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（zuò）用，總是（shì）認為耐火材（cái）料或多或少地會（huì）對鋼水產生汙染。可是（shì）通過對白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐火材料的理論研（yán）究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益（yì）增加。

白雲（yún）石與鎂鈣質耐火材料的特（tè）征

白雲石（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（měi）鈣質耐火材料主要包括（kuò）白雲石質耐火材料、鎂白雲石質（zhì）耐火材料、鎂鈣質（zhì）耐火材料。

其中（zhōng），白雲石質耐火材料（liào）是指全（quán）部用煆燒（shāo）或（huò）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（hé）鎂鈣（gài）質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的（de）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（kàng）水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗（kàng）高SiO2熔渣的能力（lì）越強，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（chà）。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備（bèi）的（de）不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材料（liào）對淨化鋼（gāng）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等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求（qiú）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。鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料中的遊離CaO，易與鋼（gāng）水（shuǐ）中的S、P等雜質反應（yīng），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，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設（shè）備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降（jiàng）低耐（nài）火材（cái）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，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使MgO相對揮（huī）發性大大降低。因此，MgO質材料中加（jiā）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（cái）料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量（liàng）高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低（dī）。要使（shǐ）O含量（liàng）低，就（jiù）要選擇氧勢盡可能低的耐火材料（liào），Mg與（yǔ）Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小（xiǎo），而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應（yīng）該（gāi）選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高（gāo）不利（lì）於脫P，但鋼包中采用CaO含（hán）量高即堿度高的熔渣有利脫（tuō）P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐（nài）火材料同樣也（yě）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（róng）渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化合（hé）物C2S或C3S,形成保護層，從而抑（yì）製（zhì）熔渣的滲（shèn）透。

關於H含量的（de）問題，采（cǎi）用真空精煉，其（qí）H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材（cái）料的水分及有機添加（jiā）物。熱力學分析認為（wéi）：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分（fèn），就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料（liào）對（duì）鋼（gāng）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耐火材料中的CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有（yǒu）很低的氧平衡（héng）分（fèn）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。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫（tuō）S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫（tuō）S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象（xiàng）。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，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（tiáo）件下（xià）鋼包渣導致耐火（huǒ）材料（liào）的過度消耗。

耐（nài）火材料對鋼中（zhōng）P含量的影（yǐng）響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影（yǐng）響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼（gāng）中P含量大（dà）幅度降低，由原（yuán）始的0.1%降低到0.01%，進（jìn）一步提高CaO含量，鋼中（zhōng）P含（hán）量僅有小幅度降低。

耐火材（cái）料對鋼水碳含（hán）量的（de）影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當（dāng）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：耐火（huǒ）材料中（zhōng）的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼（gāng）包和（hé）中（zhōng）間（jiān）包係統中使用保護套管保護主流（liú）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（liào）對鋼（gāng）中N(氮)含量的（de）影響：傳（chuán）統耐火（huǒ）材料N含量（liàng）很低，近年（nián）來氮（dàn）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量在鋼包與中間包（bāo）之間，保護套管非常（cháng）重要，連鑄的增N點（diǎn）就（jiù）是長（zhǎng）水口保護，此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火材料（liào）對鋼水中夾雜物的影響：田琳等（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻（gè）耐（nài）火材料對管線鋼鋼水（shuǐ）潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有（yǒu）鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料能去（qù）除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性（xìng）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的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複（fù）合（hé）化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除（chú）鋼中（zhōng）Al2O3夾雜（zá）物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣（gài）質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝（bāo）落下來上浮至保（bǎo）護渣層中；在鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾（jiá）雜物的能（néng）力越強。

鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）的抗侵蝕性（xìng）能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩（gān）堝法（fǎ）研究（jiū）3種（zhǒng）不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試（shì）驗結果（guǒ）得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度（dù）的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成（chéng）白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白（bái）雲石磚（zhuān）具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得（dé）多。相對而言（yán），燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒（shāo）成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕能力好於CaO含量低（dī）的（de）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（yīn）為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透（tòu）。低堿度熔渣具（jù）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。

黔東南鎂磚（zhuān）之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空（kōng）穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量（liàng）越高，抗剝落性（xìng）能越（yuè）好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕（shí）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（chū）期渣、中期渣（zhā）和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的（de）侵蝕（shí）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（chǎn）生結構剝（bāo）落，蝕損（sǔn）最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚（zhuān）的侵蝕較輕，是因為（wéi）在磚的界麵上產生了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（wéi）其（qí）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（zhuān）高溫抗氧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（shuǐ）的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲（yún）石質（zhì）耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係（xì）指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物（wù）不僅數量少（shǎo），而且尺寸很小和形態得到控製，合金元（yuán）素成分精（jīng）準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料（liào）始終與鋼水（shuǐ）接觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有（yǒu）白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨化鋼（gāng）水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。