徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝（yì）的角度研（yán）究提高鋼的純（chún）淨度，沒有考慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐（nài）火材料（liào）對鋼水的淨化（huà）作用，總是認為耐（nài）火材料或多或少地會對鋼水產生汙（wū）染。可（kě）是通過對白雲石質（鎂鈣質（zhì））耐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（rǎn）鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用（yòng）日益增加。

白（bái）雲（yún）石與鎂鈣質耐火材料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，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（liào）主要包括白雲石質耐火材料（liào）、鎂白雲石質（zhì）耐（nài）火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆（duàn）燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影（yǐng）響鎂鈣質製（zhì）品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含（hán）量越高，抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但（dàn）抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因此，應該根（gēn）據爐外精煉等熱工設備的不（bú）同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質（zhì）耐火材料對淨化（huà）鋼水作用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特殊鋼等對（duì）鋼中的雜（zá）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（xū）要爐外精煉除（chú）去鋼中雜質及（jí）夾雜物以及脫氣、調整化學成分（fèn）和均勻化等。鎂鈣（gài）質耐（nài）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（jìng）化鋼水的功（gōng）能。由於CaO的（de）氧（yǎng）勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉（liàn）潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特（tè）殊鋼等設（shè）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（le）很好的結果。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而（ér）CaO對MgO的揮（huī）發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材（cái）料中加（jiā）入一定量的（de）CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫（wēn）真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合（hé）適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣（zhā）必須是CaO含量高的高堿（jiǎn）度（dù）渣，並且鋼水中溶解的（de）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（gāo）溫下以氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用（yòng）鎂鈣質耐火材料。溫度升高（gāo）不（bú）利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度（dù）高的熔渣有利脫P，因此（cǐ），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性高、抗渣滲（shèn）透性好，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，從而抑製（zhì）熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來（lái）自熔渣或精（jīng）煉設（shè）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：要在1200℃下長期烘（hōng）烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼（gāng）水性能的影響（xiǎng）

耐（nài）火（huǒ）材料對（duì）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熱力學穩（wěn）定性高，具有很低的氧（yǎng）平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防（fáng）止鋼水增氧的有效材（cái）料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試（shì）驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水（shuǐ）中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效（xiào）果。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反（fǎn）應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了（le）使（shǐ）鋼包（bāo）獲（huò）得有效的脫S效果，使用白（bái）雲石質鋼（gāng）包內襯是很必要的，這樣（yàng）一方麵（miàn）可以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧化能力，另一方麵（miàn）可以避（bì）免強還原條件下鋼包渣（zhā）導致耐火材料的過度消耗。

耐火（huǒ）材料對鋼中P含（hán）量的（de）影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼（gāng）中P含量的影響（xiǎng）。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（gāo）CaO含量，鋼（gāng）中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對（duì）鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品（pǐn）第（dì）二次使用時，鋼水僅發生輕微增（zēng）C。

耐火材（cái）料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有（yǒu）機粘結劑會對鋼水中的（de）H含量產生顯著影響。連鑄（zhù）過程中，鋼包和中（zhōng）間包係統中使用保護（hù）套管保護主流時（shí），有機（jī）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）料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火（huǒ）材料N含量很低，近年來氮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間，保護套管非常重要，連鑄的（de）增N點就是長水口保護，此（cǐ）處（chù）增N可（kě）達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物（wù）的影響：田琳等人（rén）研究了（le）鎂鈣（gài）、鎂（měi）鋁（lǚ）、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（yīng）30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材（cái）料能去（qù）除鋼（gāng）水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼（gāng）水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）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（hé）化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣（gài）)和C3S(矽（guī）酸三鈣)高熔點化合（hé）物（wù）被吸附鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝（bāo）落下來上浮至保護渣層中；在鎂（měi）鈣（gài）質耐火材料中的活性CaO含量越（yuè）高（gāo），吸附鋼（gāng）水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法（fǎ）研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含（hán）量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密（mì）程度高，較不燒白（bái）雲石（shí）磚具（jù）有更好的抗高堿度渣（zhā）侵蝕性。堿度（dù）較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度（dù）渣（zhā）嚴重得多。相對（duì）而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕（shí）性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料（liào）具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透（tòu）能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密化而（ér）有效抑製熔渣的滲（shèn）透。低堿度（dù）熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕（shí）並滲透作用。

萬寧鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的（de）研究（jiū）

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真（zhēn）空穩定性（xìng）、抗熱震性（xìng）。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時（shí）取決於CaO及C的含量。CaO含量越（yuè）高，抗剝落性能（néng）越好，淨化鋼水的效果（guǒ）也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚（zhuān）的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初期渣、中期渣和終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚及鎂（měi）碳磚的侵蝕進行實驗。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（chǎn）生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因（yīn）為在磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可（kě）是（shì）中（zhōng）期渣和終期（qī）渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率（lǜ）反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫（sūn）惠章等（děng）人研究結果表明鎂白雲（yún）石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定（dìng）性好，抗酸性（xìng）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（de）電爐爐襯（chèn）。

白雲石質（zhì）耐（nài）火材料對潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非金屬夾雜（zá）物不僅數量（liàng）少，而且（qiě）尺寸很小和形態得到（dào）控製，合（hé）金元素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水（shuǐ）從冶煉（liàn）到精煉的整個（gè）過程中，耐火材料始終與鋼（gāng）水接觸，一般耐火材料（liào）對鋼水或多或少總有些汙染，唯有（yǒu）白雲石（shí）質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環（huán）境。