徐平坤（kūn）
以前，從煉鋼工藝（yì）的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮（lǜ）與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化作用，總是認為耐火材料（liào）或多或少地會對鋼水產（chǎn）生汙染。可是（shì）通（tōng）過（guò）對（duì）白雲石（shí）質（鎂鈣質）耐火材料的理論（lùn）研究和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質材料不（bú）但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水（shuǐ），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（yì）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（yuán）料，煆燒後的理論（lùn）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（bāo）括（kuò）白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂白（bái）雲石質耐火（huǒ）材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。
其中，白雲石質（zhì）耐火材料是指全部用煆燒或電熔的（de）白雲石做原（yuán）料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲（yún）石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石（shí）與白雲石合成的耐（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熔渣和抗（kàng）水化能力（lì）越強；CaO含量越高（gāo），抗高SiO2熔渣的能（néng）力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該（gāi）根據爐外精（jīng）煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理（lǐ）選擇鎂鈣質耐（nài）火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質耐火材料對淨化鋼水（shuǐ）作用的影響（xiǎng）
潔淨鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中（zhōng）的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾（jiá）雜物的含量要求嚴（yán）格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以（yǐ）及脫氣、調（diào）整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧（yǎng）鋼，是（shì）爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼（gāng）等（děng）設備的耐火材料。近（jìn）年（nián）來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命（mìng）、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火（huǒ）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（tiáo）件下容（róng）易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影（yǐng）響的，含有（yǒu）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（jiā）入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在高溫（wēn）真空（kōng）條（tiáo）件（jiàn）下使用（yòng）比純MgO質（zhì）耐（nài）火材料更合適。
鋼水中的脫S反應中，要（yào）使（shǐ）鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，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（zé）氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很（hěn）小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔（róng）渣有利（lì）脫（tuō）P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同（tóng）樣也有利脫P。
鎂鈣質（zhì）耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好，特別（bié）是熔（róng）渣中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,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。
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（bèi）內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為（wéi）：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中（zhōng）的水（shuǐ）分（fèn），就不存在（zài）鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐火材料對鋼（gāng）水性能（néng）的影響
耐火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（xué）穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度（dù）很小，被認為是防止鋼水增氧的（de）有效材（cái）料。
耐火材料對鋼中S的（de）影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中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（guǒ）更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了使（shǐ）鋼包獲得有（yǒu）效的脫S效（xiào）果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一（yī）方麵可以盡可能降低鋼（gāng）包內襯的再氧化（huà）能力，另一方麵可以避免強還原（yuán）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含量的影響。實驗結果表明：當（dāng）澆注（zhù）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（dào）0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。
耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材（cái）料，鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品（pǐn）第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。
耐（nài）火材料對鋼中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中（zhōng）的水分以及其中的有機粘結劑會對（duì）鋼水中的H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑（jì）導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。
耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響（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受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的（de）增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連（lián）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（zhōng）夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼（gāng）鋼水潔淨化的（de）影響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料（liào）能去除（chú）鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾（jiá）雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可（kě）與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可（kě）有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應（yīng）生（shēng）成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐（nài）火材料表麵，形（xíng）成保護層，或者從鎂鈣質耐火（huǒ）材料表（biǎo）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（huó）性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜（zá）物的能力越強。
鎂鈣質（zhì）耐火材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義（yì）兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚（zhuān）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爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比（bǐ）高堿度渣嚴重得多。相對而言（yán），燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於（yú）不燒鎂鈣磚，CaO含量高的（de）燒成鎂鈣（gài）磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有良好（hǎo）的抵抗高堿度熔渣（zhā）的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用（yòng）析出C3S，使材料表層致密（mì）化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度（dù）熔（róng）渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的（de）強溶蝕並滲透作用。
溫州鎂磚之鎂鈣碳磚的性能（néng）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空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳（tàn）磚的性能同時取決於CaO及（jí）C的含量。CaO含量越（yuè）高，抗（kàng）剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好（hǎo）；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。
鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔（cuī）淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中（zhōng）期渣和終期（qī）渣分別（bié）對（duì）鎂鈣碳磚及（jí）鎂碳磚的侵蝕進（jìn）行實驗（yàn）。實驗結（jié）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（zài）磚的界麵上產生了C2S保護層；可（kě）是中期渣和終期渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕損（sǔn）率反而分別（bié）比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和（hé）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。
孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石（shí）碳磚（zhuān）高溫抗（kàng）氧化性和（hé）熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且（qiě）磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。
白雲石質耐火材料對（duì）潔淨鋼的影響
潔（jié）淨（jìng）鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾（jiá）雜（zá）物不僅數量（liàng）少，而且尺寸很小和形態得到控（kòng）製，合（hé）金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高（gāo）品質。在鋼水從冶煉到（dào）精（jīng）煉（liàn）的整個過程中，耐火材料（liào）始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多（duō）或少總有些汙染，唯有白雲石質（zhì）即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且（qiě）不汙染環境。
