徐平坤（kūn）
以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度（dù），沒有考慮與鋼水直接接觸的（de）耐火（huǒ）材料對鋼水（shuǐ）的淨化作（zuò）用，總是認為耐火材（cái）料或多或少地會對鋼水（shuǐ）產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火（huǒ）材料的理論研（yán）究和實際試驗（yàn），得出鎂鈣（gài）質材料不但不汙染（rǎn）鋼（gāng）水，反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉（liàn）裝（zhuāng）置中應用日益增（zēng）加。
白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征（zhēng）
白雲（yún）石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後（hòu）的理論組成為（wéi）w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要（yào）包括白（bái）雲石質耐火材（cái）料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣（gài）質耐火材料。
其中，白雲石質耐火材料（liào）是（shì）指全部用煆燒或電熔的（de）白雲石做原料的定型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石（shí）與白雲石合成的耐火材（cái）料。MgO、CaO含量的變化影響鎂（měi）鈣質（zhì）製品（pǐn）的（de）高（gāo）溫使用性能，MgO含量（liàng）越高，抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣（zhā）的能（néng）力越強，高溫蠕變越（yuè）大，抗剝落性能和脫硫、脫磷（lín）的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據（jù）爐外（wài）精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐（nài）火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲（yún）石質（zhì）耐火材料對淨化鋼水作用的影響
潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量（liàng）要求嚴格，需要爐外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整（zhěng）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（yǒu）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（liào）也（yě）適合用於冶煉低氧鋼，是（shì）爐外精煉冶煉潔（jié）淨鋼（gāng）、純淨鋼（gāng）、特殊鋼等（děng）設（shè）備的耐火（huǒ）材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐（lú）襯壽命、降低（dī）耐火材料消耗，研究（jiū）人員（yuán）對白雲石質耐火材料進行（háng）了（le）許多試驗研究（jiū），取得（dé）了很好的結果。
MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發（fā）性是有影響的，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質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高（gāo）溫真空條件（jiàn）下使用比純（chún）MgO質耐火材料更合適。
鋼水中的脫S反（fǎn）應中，要使鋼水S含（hán）量低，熔渣必須是CaO含量高（gāo）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，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料（liào），Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料。溫（wēn）度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高（gāo）即堿度（dù）高的熔（róng）渣有利脫P，因此（cǐ），用CaO含（hán）量高的鎂鈣（gài）質耐火材料同樣也有（yǒu）利脫P。
鎂鈣質耐火（huǒ）材料的熱震穩定性高、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反應生成高熔點化合（hé）物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透（tòu）。
關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精（jīng）煉（liàn）設備內襯耐火材料的水分及有（yǒu）機添加物。熱力學（xué）分析認為（wéi）：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充（chōng）分排除其中的水分，就（jiù）不存在鋼（gāng）水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣（gài）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（yǎng）平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被（bèi）認為是防止鋼（gāng）水增氧的（de）有效（xiào）材料。
耐火材料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究（jiū）鎂（měi）鈣磚與鋼（gāng）水（shuǐ）中S的反應，檢驗鎂（měi）鈣質耐火材料的（de）脫S效果。結果表明（míng）：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達（dá）70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了（le）使鋼（gāng）包獲（huò）得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很（hěn）必要的，這樣一方麵可以（yǐ）盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵（miàn）可（kě）以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的（de）過度消耗。
耐火（huǒ）材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究（jiū）MgO—CaO質澆（jiāo）注料對（duì）鋼中P含量（liàng）的影響。實驗結果表（biǎo）明：當澆注料中（zhōng）w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始（shǐ）的0.1%降低（dī）到（dào）0.01%，進一（yī）步提高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度（dù）降低。
耐火材料對鋼水碳含量的（de）影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增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（zhōng）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（hán）量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘（zhān）結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效（xiào）地降低鋼水（shuǐ）的吸H量。
耐火材料（liào）對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低（dī），近年來氮化物在耐火（huǒ）材（cái）料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼（gāng）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，此處增N可達（15~30）×10-6。
耐火材（cái）料對鋼水（shuǐ）中夾雜（zá）物的影響：田琳等人研（yán）究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻（gè）耐火（huǒ）材（cái）料對管線鋼鋼水（shuǐ）潔（jié）淨化的影（yǐng）響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾（jiá）雜（zá）物可與鎂（měi）鈣耐火材料（liào）中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點約為1400℃左右，可有效地去（qù）除鋼（gāng）中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反應生成（chéng）C2S(矽（guī）酸二鈣)和C3S(矽酸三（sān）鈣)高（gāo）熔點化（huà）合物（wù）被（bèi）吸附鎂鈣質耐火材料表麵（miàn），形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐（nài）火材料表麵上剝落下（xià）來上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的（de）活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。
鎂鈣（gài）質耐火材（cái）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（bú）鏽鋼冶煉用（yòng）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（shí）和滲透能力比（bǐ）較強。燒成（chéng）白雲石（shí）磚基質（zhì）部（bù）分致（zhì）密程度高，較（jiào）不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵（qīn）蝕性。堿度（dù）較低的VOD爐渣（zhā）對三種磚的侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒（shāo）鎂鈣（gài）磚，CaO含量高的燒成鎂鈣（gài）磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力（lì）好於（yú）CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好的抵抗高（gāo）堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因（yīn）為渣與鎂鈣材料（liào）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（dī）堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能（néng）力，主要是熔渣（zhā）對（duì）基質的強溶蝕並滲透作用。
鹹陽鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能及（jí）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。除具（jù）備鎂鈣磚（zhuān）的特（tè）性（xìng）外（wài），鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高（gāo），抗剝落性能越好，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。
鎂鈣碳磚（zhuān）的抗侵蝕研（yán）究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚及鎂碳（tàn）磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗（yàn）結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率（lǜ）比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝（bāo）落（luò），蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較（jiào）輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期（qī）渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分（fèn）別（bié）比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵（qīn）蝕嚴重。
孫惠章等（děng）人研（yán）究結果表（biǎo）明鎂白雲石碳磚高（gāo）溫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（yú）鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐（lú）襯。
白雲石（shí）質耐火材料對潔淨鋼（gāng）的影響
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（bú）僅數量少，而且尺（chǐ）寸很（hěn）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（yǒu）高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整（zhěng）個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材（cái）料能淨化鋼水，除去鋼中的（de）非金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。
