徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度（dù），沒有（yǒu）考慮與鋼水直（zhí）接接觸的耐火材料對鋼水的淨（jìng）化作用，總是（shì）認為（wéi）耐火（huǒ）材（cái）料或多（duō）或（huò）少地會對鋼水產生汙染。可是通過對（duì）白雲（yún）石質（鎂鈣質）耐火材料的（de）理論研究（jiū）和實際試驗，得出鎂鈣質（zhì）材料不（bú）但不汙染鋼水，反（fǎn）而能（néng）淨化（huà）鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石（shí）與鎂鈣質耐火材料的（de）特征（zhēng）

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）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。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質（zhì）耐（nài）火（huǒ）材（cái）料、鎂白雲石質耐（nài）火材料、鎂鈣質耐火材料（liào）。

其中，白雲石質耐（nài）火材料是指全部用煆燒（shāo）或電熔（róng）的白雲石做原料（liào）的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白（bái）雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量（liàng）越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化（huà）能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣（zhā）的能力越強（qiáng），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。因此，應該（gāi）根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中（zhōng）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（jìng）鋼、特殊鋼等（děng）對鋼中的雜（zá）質（zhì）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（liàn）除去鋼中雜質（zhì）及夾雜物（wù）以及脫氣、調整化學成分和均勻化等（děng）。鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的遊（yóu）離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具（jù）有除去雜質、淨（jìng）化鋼水的（de）功能。由於CaO的氧勢（shì）很低（dī），鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為（wéi）了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗（hào），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（zài）真空條件下（xià）容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是有（yǒu）影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）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（de）CaO製成MgO—CaO質耐（nài）火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合（hé）適。

鋼水（shuǐ）中（zhōng）的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必（bì）須是CaO含量高的（de）高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣態存在，在鋼水中（zhōng）的溶解度很（hěn）小（xiǎo），而CaO的（de）氧勢也很小，因（yīn）此，精（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於（yú）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（gāo）的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料（liào）的（de）熱震（zhèn）穩（wěn）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（chéng）高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從（cóng）而抑製熔渣的滲透。

關於H含（hán）量的問題，采用真空精煉（liàn），其H主（zhǔ）要來自熔渣（zhā）或精煉（liàn）設備內襯耐火材料的水分及（jí）有機（jī）添加物。熱力學分（fèn）析認為（wéi）：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就（jiù）不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響（xiǎng）

耐火材料對（duì）鋼中氧含量的影（yǐng）響：王龍光（guāng）等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中的CaO熱力學穩定性高，具（jù）有很低的（de）氧平衡分壓（yā），在鋼水中的（de）溶解度（dù）很小，被認為是防止鋼水增（zēng）氧的有效（xiào）材料。

耐火材（cái）料對鋼中S的影響：田（tián）琳等（děng）人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢驗鎂鈣質（zhì）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，脫S率達70.12%；超（chāo）過（guò）45min，脫S率降低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效（xiào）的脫S效果，使用（yòng）白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化（huà）能力，另一方麵可以避免強還（hái）原條件（jiàn）下鋼（gāng）包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中（zhōng）P含量（liàng）的影響：匡加才研（yán）究（jiū）MgO—CaO質澆（jiāo）注料對鋼中P含量（liàng）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（yuán）始的0.1%降低到0.01%，進（jìn）一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳（tàn）含量的影響：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（duì）鋼中H(氫)含量的影響：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管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中（zhōng）間包烘烤，能有效地降低（dī）鋼水的吸H量（liàng）。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影（yǐng）響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料（liào）中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增（zēng）N。更大的增N量在鋼包（bāo）與中間（jiān）包之（zhī）間，保護套管非常重要（yào），連鑄（zhù）的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜物的影（yǐng）響：田琳等（děng）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（biǎo）明：在（zài）反應30min的情況下（xià），隻有鎂鈣質耐火材料能去（qù）除鋼水中的夾雜物，其餘的（de）堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾（jiá）雜物（wù）可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點（diǎn）約為1400℃左（zuǒ）右，可有效（xiào）地去除鋼中（zhōng）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（huà）合物被吸附鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料表麵，形成保護層（céng），或者從鎂鈣質耐（nài）火材料表麵上剝落下來上浮至保護（hù）渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾（jiá）雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩堝法研（yán）究（jiū）3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣（zhā）侵蝕和滲（shèn）透能力比較強。燒成白（bái）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（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比（bǐ）高堿度渣嚴（yán）重得多（duō）。相對而言，燒成的（de）鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵（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含量低（dī）的鎂（měi）鈣（gài）磚。鎂鈣質（zhì）材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的（de）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的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲（shèn）透能力，主要是熔渣（zhā）對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

雙鴨山鎂磚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（lèi）複雜（zá）。除具備（bèi）鎂鈣（gài）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。鎂鈣碳磚的性能同（tóng）時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量越高（gāo），抗剝落性能（néng）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（qiáng）。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用（yòng）煉鋼轉爐的初期渣、中期（qī）渣和終期渣分別對鎂（měi）鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗結果表明：初期渣（zhā）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（shí）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，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人（rén）研（yán）究結果表明鎂（měi）白雲石碳磚高（gāo）溫（wēn）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有利於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石（shí）質耐火材料對潔淨鋼（gāng）的（de）影響

潔淨鋼係指鋼中有（yǒu）害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性（xìng）能、高品質。在鋼水從冶煉到（dào）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（shǎo）總有些（xiē）汙染，唯有白（bái）雲石質即鎂鈣質（zhì）耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬（shǔ）夾（jiá）雜（zá）物，而且不汙染環境。