徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工（gōng）藝的（de）角（jiǎo）度研究提高鋼的純（chún）淨度，沒（méi）有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐火材料（liào）對（duì）鋼水的淨化作（zuò）用，總是認為耐火材（cái）料或多或少地會對鋼水產生汙（wū）染。可是通（tōng）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（měi）鈣質材料（liào）不但不汙染鋼水，反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外（wài）精（jīng）煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂（měi）鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然（rán）礦物原料，煆燒後的理論組成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石（shí）質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料（liào）。

其中，白雲石質耐火材料是指全（quán）部用（yòng）煆燒或電（diàn）熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂（měi）白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與（yǔ）白雲（yún）石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）化影響鎂鈣質（zhì）製品（pǐn）的高溫使用性能（néng），MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能（néng）力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的（de）能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和（hé）脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性（xìng）能越差。因（yīn）此，應（yīng）該根據爐（lú）外精煉等熱（rè）工（gōng）設（shè）備的不（bú）同部位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用（yòng）的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼（gāng）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（xū）要爐外（wài）精煉除去鋼（gāng）中雜質及夾雜（zá）物以（yǐ）及（jí）脫氣、調整化學成分（fèn）和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中（zhōng），具（jù）有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用（yòng）於冶煉低氧（yǎng）鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔（jié）淨（jìng）鋼（gāng）、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來（lái），為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低（dī）耐火材料消（xiāo）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（kōng）條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是（shì）有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材（cái）料中加入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材（cái）料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火（huǒ）材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是（shì）CaO含量高的高堿度（dù）渣，並且鋼水中溶解的O含（hán）量盡可能要低。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（gāo）溫下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）的（de）溶解度很小，而CaO的氧勢也（yě）很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利（lì）於（yú）脫（tuō）P，但鋼包（bāo）中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用（yòng）CaO含（hán）量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的熱（rè）震（zhèn）穩定性（xìng）高、抗渣（zhā）滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與（yǔ）MgO-CaO耐火材料中（zhōng）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，采（cǎi）用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯（chèn）耐火材料的水分及有機添加物。熱力學（xué）分析（xī）認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除（chú）其（qí）中的水分（fèn），就不存在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂鈣質耐火材料對鋼（gāng）水性能的（de）影響

耐火（huǒ）材料對鋼中氧含量的影響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被（bèi）認為是防止鋼水增氧（yǎng）的（de）有效材料。

耐（nài）火材料（liào）對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應（yīng），檢驗鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）的脫S效果。結果表（biǎo）明：在（zài）1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率（lǜ）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（bì）要的，這樣一方（fāng）麵可以盡可能降低鋼包內襯的（de）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（cái）料的過度消耗。

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

耐火（huǒ）材料對鋼水碳（tàn）含量的影響：實驗表明（míng），使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二（èr）次使用時，鋼水僅發生輕微（wēi）增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的（de）水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的（de）H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包（bāo）係（xì）統中使用保護（hù）套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材（cái）料對鋼（gāng）中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低（dī），近年來氮（dàn）化物在耐火材（cái）料中應用受到關（guān）注，如Sialon分解對鋼水造（zào）成（chéng）增N。更大的增N量（liàng）在鋼包與中間包（bāo）之間，保護套管非常重要（yào），連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻（gè）耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表（biǎo）明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的（de）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反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點（diǎn）約為（wéi）1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生（shēng）成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被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剝落下來上浮至保（bǎo）護（hù）渣層中；在鎂（měi）鈣質耐火材料中的活性（xìng）CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能（néng）力越強。

鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）的抗侵（qīn）蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態（tài）坩堝法研究3種（zhǒng）不（bú）鏽鋼冶煉用鎂（měi）鈣磚（zhuān）的抗渣性。試驗（yàn）結（jié）果得出，CaO含量高的白雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力（lì）比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較（jiào）不燒白雲石磚（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（de）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（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於（yú）CaO含量（liàng）低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵（dǐ）抗高堿度熔渣的侵（qīn）蝕和滲透能力，這是因為渣與（yǔ）鎂鈣材料作（zuò）用（yòng）析出C3S，使材料表層（céng）致密化而有（yǒu）效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具（jù）有較強的侵（qīn）蝕（shí）和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕（shí）並滲透作用（yòng）。

石河子（zǐ）鎂磚之鎂鈣碳磚的（de）性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）較（jiào）燒成鎂鈣磚種類複（fù）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穩定性、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時（shí）取決（jué）於CaO及（jí）C的含量。CaO含量（liàng）越高，抗剝（bāo）落性能（néng）越好，淨化鋼水的（de）效果也越好；C含量越高，抗渣侵（qīn）蝕（shí）和抗剝落性能越強。

鎂（měi）鈣碳磚的（de）抗（kàng）侵蝕研究：崔淑賢等（děng）人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及鎂碳磚的侵蝕（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（wéi）MgO—C磚產生結構剝落，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了C2S保護（hù）層；可是中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫中及被（bèi）渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重（chóng）。

孫惠章等人研究結果表明鎂白（bái）雲石碳磚高溫抗氧化性（xìng）和（hé）熱震穩定（dìng）性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚（zhuān）中的CaO有利於（yú）鋼水（shuǐ）的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火（huǒ）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（jīn）屬（shǔ）夾雜物不（bú）僅數量少，而且尺寸（cùn）很小和（hé）形態得到控製，合金元素成分精（jīng）準並且分布均勻，使（shǐ）鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉（liàn）到精煉的（de）整個過程中，耐火材料始（shǐ）終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或（huò）少總有些汙染，唯有（yǒu）白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼（gāng）水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。