徐平坤（kūn）

以前，從煉（liàn）鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有（yǒu）考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會（huì）對（duì）鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料（liào）的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼（gāng）水，並且也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐（lú）外精煉裝（zhuāng）置中應（yīng）用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的（de）理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為（wéi）1.93。鎂（měi）鈣質耐火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，白雲石質耐火材料是指全部用煆（duàn）燒或（huò）電熔的白雲石做原料的（de）定（dìng）型（xíng）或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）火材料是用鎂石與（yǔ）白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製（zhì）品的高溫使用（yòng）性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣（zhā）和抗水化能力越（yuè）強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣（zhā）的能力越強，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（qīn）蝕的性能越（yuè）差。因此，應該根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的不同部位使用條件，合理（lǐ）選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（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素（sù）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（gāng）中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成（chéng）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（zhōng）的S、P等（děng）雜質（zhì）反應，使其轉移到爐（lú）渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐火材（cái）料也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（shè）備的耐火材料。近年來，為了淨化（huà）鋼水、延長爐襯壽（shòu）命、降低耐火材料消耗（hào），研究人員（yuán）對白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試驗研究，取得了很好的結（jié）果。

MgO在真空條（tiáo）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（jiù）可使MgO相對揮發（fā）性大大降低。因此，MgO質材料中（zhōng）加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫真空條件下使用比純（chún）MgO質（zhì）耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使（shǐ）鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿（jiǎn）度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要（yào）選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態（tài）存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉（liàn）設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利（lì）於脫（tuō）P，但（dàn）鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即堿度（dù）高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材（cái）料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料（liào）的熱震穩定性高、抗渣滲透性（xìng）好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關（guān）於H含量的（de）問題，采（cǎi）用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設（shè）備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在（zài）1200℃下長期（qī）烘烤，充分排除其中的水分，就不存在（zài）鋼水中（zhōng）氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐（nài）火材料對鋼水性能的影響（xiǎng）

耐（nài）火材（cái）料（liào）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熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡（héng）分壓，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（nài）火材料（liào）對鋼中S的影響（xiǎng）：田（tián）琳（lín）等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的（de）脫S效（xiào）果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達（dá）70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出現“回S”現（xiàn）象。為了使鋼包（bāo）獲得有效的脫S效果，使用（yòng）白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可（kě）以盡可能降低鋼包（bāo）內襯（chèn）的再氧化能力，另一方麵（miàn）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，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼（gāng）水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐（nài）火（huǒ）材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用（yòng）時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐火材（cái）料對鋼中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中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，鋼包（bāo）和中間包係統中使用保護套（tào）管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有效地（dì）降低鋼水的（de）吸H量。

耐（nài）火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影響（xiǎng）：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（yòng）受到關注，如Sialon分解對鋼（gāng）水造（zào）成增N。更大（dà）的增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄（zhù）的（de）增N點就是長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料（liào）對（duì）鋼水中夾雜物的影響：田（tián）琳等（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表（biǎo）明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料（liào）能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣耐火材（cái）料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應（yīng）生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物（wù），熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可（kě）有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。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質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材（cái）料表麵上剝落下來上浮至保（bǎo）護（hù）渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸附鋼水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能（néng）：梁義（yì）兵等人采用靜態（tài）坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量（liàng）高的白雲（yún）石磚抗高堿度的AOD渣侵（qīn）蝕和滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石（shí）磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好（hǎo）的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣（zhā）對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得（dé）多。相對而言，燒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）高的燒成（chéng）鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚（zhuān）。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為（wéi）渣與鎂鈣材料作用析（xī）出C3S，使材（cái）料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是（shì）熔渣對基質的（de）強溶蝕並滲透作用。

十堰鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及（jí）抗侵蝕的研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂（měi）鈣磚種類（lèi）複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的性（xìng）能同時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨（jìng）化鋼水的效（xiào）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（de）抗侵蝕（shí）研究：崔淑賢等人采用（yòng）煉鋼轉爐（lú）的初期渣（zhā）、中期渣和終期渣（zhā）分別對（duì）鎂鈣碳磚及鎂碳（tàn）磚的侵蝕進行（háng）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（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（miàn）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（qīn）蝕嚴重。

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

白（bái）雲石質耐火材（cái）料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態（tài）得到控製，合金元素成分精準並且分（fèn）布均勻，使鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或多或少總有些（xiē）汙染，唯（wéi）有（yǒu）白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。