徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的（de）角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與（yǔ）鋼水（shuǐ）直接接觸的（de）耐火材（cái）料對（duì）鋼水的淨化作用，總是認為耐火材（cái）料或多或少地會（huì）對鋼（gāng）水產生汙染。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，得出鎂鈣質材料（liào）不但不（bú）汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也（yě）不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包（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（huǒ）材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後（hòu）的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣（gài）質耐火材（cái）料主（zhǔ）要包括白雲石質（zhì）耐火材料、鎂白雲石質耐火（huǒ）材料（liào）、鎂鈣質（zhì）耐火材料。

其（qí）中，白雲石質耐火材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（měi）白雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白（bái）雲石合成（chéng）的耐火材料。MgO、CaO含（hán）量（liàng）的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含（hán）量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣（zhā）和抗水化能（néng）力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能（néng）力越強，高溫蠕變（biàn）越大，抗（kàng）剝落性能和脫硫（liú）、脫磷（lín）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（gāi）根據爐外精煉等熱工（gōng）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）。

白雲石質耐火材（cái）料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等（děng）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嚴格，需要爐外精煉除去（qù）鋼中雜（zá）質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂（měi）鈣質耐火材料中（zhōng）的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使（shǐ）其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨（jìng）化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也（yě）適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、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（mìng）、降低耐火材料消（xiāo）耗（hào），研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗（yàn）研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對MgO的揮發（fā）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（dī）。因此，MgO質（zhì）材料中加入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫真空（kōng）條件下使用比（bǐ）純（chún）MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫（tuō）S反應中，要（yào）使鋼（gāng）水S含（hán）量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣（zhā），並且鋼水中溶解的O含量盡可（kě）能要低。要使O含量低，就要選擇（zé）氧勢盡可能低的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很小，因（yīn）此，精煉（liàn）設備應該選用鎂（měi）鈣（gài）質耐火（huǒ）材料。溫度（dù）升高不（bú）利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即（jí）堿（jiǎn）度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定（dìng）性高、抗渣滲透性好，特別（bié）是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保（bǎo）護（hù）層，從而（ér）抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉（liàn），其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分（fèn）及有機添加物。熱力學（xué）分析認為（wéi）：要在1200℃下長期烘烤，充（chōng）分（fèn）排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高（gāo）問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼（gāng）水性能的影響

耐火材料對（duì）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（jù）有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為（wéi）是（shì）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）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一（yī）方麵可以盡（jìn）可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧化（huà）能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐（nài）火材料的（de）過度消耗。

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

耐火材料對鋼（gāng）水碳含量的（de）影響：實驗表明，使用含C耐（nài）火材料，鋼水（shuǐ）顯著增C，當同一製品第二（èr）次使用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐（nài）火材（cái）料對鋼（gāng）中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中的水分以（yǐ）及其（qí）中的有（yǒu）機粘結劑（jì）會對鋼水中的H含（hán）量（liàng）產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼（gāng）水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火（huǒ）材料中應用受到關注，如Sialon分解對（duì）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（chóng）要，連（lián）鑄的增N點就（jiù）是長水口（kǒu）保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳（lín）等人研（yán）究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在（zài）反（fǎn）應30min的情況下，隻（zhī）有鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾（jiá）雜物，其餘的堿性耐火材（cái）料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可（kě）有效地去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應（yīng）生成C2S(矽（guī）酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被（bèi）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上（shàng）剝落下來上（shàng）浮（fú）至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越（yuè）高，吸附鋼水中夾（jiá）雜（zá）物（wù）的能力越強。

鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）的抗（kàng）侵蝕（shí）性（xìng）能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）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（de）AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒（shāo）成白雲石（shí）磚（zhuān）基質部分致密程度高，較不燒（shāo）白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲（shèn）透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵（qīn）蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能（néng）力，這是因為渣與（yǔ）鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣（zhā）的滲透。低堿度熔渣具有較（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。

三亞鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚的性能及（jí）抗侵蝕的研究

鎂（měi）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（tàn）磚比鎂碳磚具有更好的真（zhēn）空穩定性、抗熱震性。鎂（měi）鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的（de）含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效（xiào）果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和（hé）抗剝落（luò）性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣（zhā）、中期渣和終期渣分別對鎂鈣（gài）碳磚及（jí）鎂碳磚的侵蝕（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磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）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（fèn）別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在（zài）高（gāo）溫中及被渣（zhā）中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果（guǒ）表明鎂（měi）白（bái）雲石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱（rè）震穩定性好，抗酸性熔渣能力（lì）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（de）電爐爐襯。

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，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸（cùn）很小和形態得到控製，合金元素成分（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材具（jù）有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐（nài）火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有（yǒu）白（bái）雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化（huà）鋼水，除去鋼中的（de）非金（jīn）屬夾雜物，而且不汙染環境。