徐平坤
以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼（gāng）水直接接觸的耐火材料對鋼水（shuǐ）的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出（chū）鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加（jiā）。
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，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火（huǒ）材料主要包（bāo）括白雲石質耐火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。
其（qí）中，白雲石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做（zuò）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（bái）雲石合成（chéng）的耐火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）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）水化能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能（néng）和脫硫、脫磷的效果越好，但抗（kàng）水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等（děng）熱工（gōng）設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質耐火材料對淨化鋼水作（zuò）用的影響
潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜（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，需要爐外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾雜物（wù）以及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質（zhì）耐火材料中（zhōng）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、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於（yú）冶煉低氧鋼，是（shì）爐外精煉冶煉潔淨鋼、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（yún）石質耐（nài）火材料（liào）進（jìn）行了許多試驗研究，取得了很好的（de）結果。
MgO在真空條件（jiàn）下容易揮（huī）發（fā），而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對揮發性大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中加（jiā）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（yòng）比純MgO質耐火材料更合適。
鋼水（shuǐ）中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須（xū）是CaO含量（liàng）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（zé）氧勢（shì）盡可能低（dī）的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態（tài）存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣（gài）質耐火材料。溫度升（shēng）高不利於脫P，但鋼包（bāo）中采（cǎi）用CaO含量高即（jí）堿度高的（de）熔（róng）渣有（yǒu）利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質（zhì）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、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲（shèn）入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應（yīng）生成高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形成保（bǎo）護層，從而抑製熔渣的滲透。
關於H含量的問題，采用真空精（jīng）煉，其H主要來自熔渣或精（jīng）煉設（shè）備內襯耐火材料（liào）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，充分排除其中的（de）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水性能的影響
耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍（lóng）光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料（liào）中的CaO熱（rè）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，被認為是（shì）防止鋼水增氧的有效材料。
耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中S的反應（yīng），檢（jiǎn）驗鎂（měi）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（gèng）好，脫S率達（dá）70.12%；超過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，使用白（bái）雲石質鋼（gāng）包內襯是很（hěn）必（bì）要的，這樣一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（yǐ）避免強還原條（tiáo）件下鋼包渣導致耐（nài）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（jiāo）注料對鋼（gāng）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（dà）幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量（liàng），鋼中P含量僅有小幅度降低。
耐火材料對（duì）鋼水碳含（hán）量的影響：實驗（yàn）表明（míng），使（shǐ）用（yòng）含C耐火材料，鋼水顯著增（zēng）C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅（jǐn）發生輕微增C。
耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結（jié）劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響（xiǎng）。連鑄過程中（zhōng），鋼包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：傳統耐火材料N含量很低，近（jìn）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（dà）的（de）增（zēng）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（diǎn）就是長水口保護，此處增N可（kě）達（15~30）×10-6。
耐火材料（liào）對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐（nài）火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影（yǐng）響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有（yǒu）鎂鈣質耐火材料能（néng）去除鋼水中的夾雜物（wù），其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可與（yǔ）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)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表（biǎo）麵（miàn），形成保護層（céng），或（huò）者（zhě）從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下（xià）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，吸附（fù）鋼水中夾雜物的能力越強。
鎂鈣質耐火材（cái）料的（de）抗（kàng）侵蝕性能：梁義兵等（děng）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（yàn）結果得出，CaO含量高的白雲石（shí）磚抗高堿度（dù）的AOD渣（zhā）侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不（bú）燒白雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕（shí）性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種磚的（de）侵（qīn）蝕和滲透比高堿度渣嚴重（chóng）得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗（kàng）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（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透（tòu）能力，這是（shì）因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使（shǐ）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（néng）力，主（zhǔ）要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲（shèn）透作用（yòng）。
興安（ān）鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究（jiū）
鎂鈣碳（tàn）磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複（fù）雜。除具備鎂鈣磚的特（tè）性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越（yuè）好，淨化鋼水（shuǐ）的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。
鎂鈣碳磚的抗侵蝕（shí）研（yán）究：崔淑賢等人采用煉鋼（gāng）轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳（tàn）磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表（biǎo）明：初期（qī）渣（zhā）MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了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%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比（bǐ）MgO—C磚侵蝕嚴重。
孫惠章等人研究結果表明（míng）鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫（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S、脫P等（děng），適合冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。
白雲（yún）石質耐火材料對潔（jié）淨（jìng）鋼的影（yǐng）響
潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少（shǎo），而（ér）且尺寸很小和形態（tài）得到控製，合金元素成分精準並（bìng）且分布均（jun1）勻，使鋼材具有高性能、高品質。在（zài）鋼水從冶煉到精煉的整個（gè）過程中（zhōng），耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材（cái）料對鋼水或多或少總有些（xiē）汙染，唯有白雲石質即鎂（měi）鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼水（shuǐ），除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。
