徐平坤（kūn）

以前，從（cóng）煉鋼工藝（yì）的角度研究（jiū）提高鋼的純淨度，沒有考（kǎo）慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的（de）淨化作用（yòng），總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白（bái）雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼（gāng）水（shuǐ），反而能淨化鋼水，並且也（yě）不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日（rì）益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）的特征（zhēng）

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理論（lùn）組（zǔ）成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質（zhì）耐火材料主（zhǔ）要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其中（zhōng），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；鎂白雲石和鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）是用鎂石與白（bái）雲石合成的（de）耐（nài）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含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗（kàng）水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因此，應該（gāi）根（gēn）據爐外精煉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）。

白雲石質耐火材料（liào）對淨化鋼（gāng）水作用的（de）影響

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物（wù）的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中（zhōng）雜質及夾雜物（wù）以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐（nài）火材料也（yě）適（shì）合用於冶煉低氧鋼，是爐外（wài）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、降低耐火材料消耗，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（kōng）條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比（bǐ）純MgO質耐火材料更合適。

鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度（dù）渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要（yào）低。要使O含量低，就要選（xuǎn）擇氧勢盡可能低的（de）耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢（shì）也很小，因（yīn）此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升（shēng）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（wěn）定性（xìng）高、抗渣滲透性好，特別是熔渣（zhā）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（chéng）保護層，從而抑製熔渣的滲（shèn）透。

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

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的（de）影（yǐng）響

耐火（huǒ）材料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，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被（bèi）認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的影響：田琳等人試驗研究鎂（měi）鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果（guǒ）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，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧（yǎng）化能力，另一（yī）方麵（miàn）可以避免強（qiáng）還原條件下鋼包（bāo）渣導（dǎo）致（zhì）耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的（de）影響：匡加才（cái）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（wéi）25%時，鋼中P含（hán）量（liàng）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（liào）對鋼水碳含（hán）量的（de）影響：實驗（yàn）表明，使用含C耐火材料，鋼（gāng）水顯著增C，當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：耐火材料（liào）中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼（gāng）水中的H含量（liàng）產（chǎn）生顯著影響。連鑄過程（chéng）中，鋼包和中間包係統中（zhōng）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（dī）鋼水的吸H量。

耐火材料對（duì）鋼中N(氮（dàn）)含量的影響：傳統（tǒng）耐火材料N含（hán）量很低，近年來氮（dàn）化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與中間包之（zhī）間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口（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（rén）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，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾（jiá）雜物，其餘（yú）的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可（kě）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，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可（kě）有（yǒu）效地去（qù）除鋼中Al2O3夾雜（zá）物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質耐火材料表麵，形成（chéng）保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越（yuè）高（gāo），吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用（yòng）靜態坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶煉用（yòng）鎂鈣磚（zhuān）的（de）抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高（gāo）堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致（zhì）密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿（jiǎn）度較低的VOD爐渣對三種磚的（de）侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣嚴重得多。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）高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材（cái）料具有（yǒu）良好的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣（zhā）與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致（zhì）密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵（qīn）蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用（yòng）。

通遼鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚的性能及（jí）抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較燒（shāo）成（chéng）鎂鈣磚種類（lèi）複（fù）雜。除具備（bèi）鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好（hǎo）的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能（néng）同（tóng）時（shí）取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落性能越（yuè）強。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣分別（bié）對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）表明：初期（qī）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（bāo）落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是因（yīn）為在磚的界麵（miàn）上產生了C2S保護層；可（kě）是中（zhōng）期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所（suǒ）以比MgO—C磚侵蝕嚴（yán）重。

孫惠章等人研究結果表明（míng）鎂白雲石碳（tàn）磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸（suān）性熔渣能力強；而且磚中（zhōng）的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材（cái）料對潔淨鋼（gāng）的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金（jīn）屬夾雜物不僅（jǐn）數（shù）量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的整個（gè）過程中，耐火材料始終與鋼（gāng）水（shuǐ）接（jiē）觸，一般耐火（huǒ）材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨（jìng）化鋼水，除去（qù）鋼中的非金屬夾（jiá）雜物，而且不汙染環境。