徐（xú）平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少（shǎo）地會對鋼（gāng）水產生汙染。可是通過對白雲石質（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鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材料（liào）的（de）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。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白（bái）雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其（qí）中，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定型或不定形耐火材料；鎂白（bái）雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲石（shí）合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化（huà）能力越（yuè）強；CaO含量越（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應（yīng）該根（gēn）據爐外精煉等熱工（gōng）設備的（de）不同（tóng）部位使（shǐ）用條（tiáo）件，合理選擇（zé）鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質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O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物（wù）的含（hán）量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜（zá）質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材（cái）料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質反應，使其轉移到爐（lú）渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧（yǎng）勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近（jìn）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（cái）料進行（háng）了許多試驗研究，取得（dé）了很好的（de）結果。

MgO在真空條件（jiàn）下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發（fā）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，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更（gèng）合適。

鋼水中的脫S反應中，要（yào）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（jiě）的O含量盡可能要（yào）低。要使O含量低，就要（yào）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（gāng）水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設（shè）備（bèi）應該選用鎂（měi）鈣質耐火材料。溫度升高不（bú）利於（yú）脫P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此（cǐ），用CaO含（hán）量高的鎂鈣質耐火材（cái）料同樣也有利脫P。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的熱震穩定性（xìng）高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的（de）CaO反應生成（chéng）高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲（shèn）透。

關（guān）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（jí）有機添加物。熱力學分析認為：要（yào）在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充分排除（chú）其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐（nài）火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的（de）影響：王（wáng）龍光等人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低（dī）的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增（zēng）氧的有效（xiào）材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反（fǎn）應45min時，脫S效果更好，脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲（yún）石質鋼包內（nèi）襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的（de）再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度（dù）消（xiāo）耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含量的（de）影響（xiǎng）。實驗結果（guǒ）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（de）0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中（zhōng）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耐火材料，鋼（gāng）水顯著增C，當同一製品（pǐn）第二次使用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響（xiǎng）：耐火（huǒ）材料中的水分（fèn）以及其中的有機粘結（jié）劑會對鋼水中的（de）H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和（hé）中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機（jī）粘（zhān）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（liàng）很（hěn）低，近年來氮化物在耐火材料中應用受（shòu）到關（guān）注（zhù），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（jiù）是（shì）長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）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（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材（cái）料（liào）均使鋼水夾雜物數（shù）量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火（huǒ）材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點約為（wéi）1400℃左右，可（kě）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麵，形（xíng）成（chéng）保護（hù）層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來（lái）上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾（jiá）雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料的抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人采用靜態（tài）坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗（kàng）渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含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（jī）質部分致密程度高，較（jiào）不（bú）燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度（dù）較低的VOD爐渣對三種磚的侵（qīn）蝕和滲（shèn）透比高（gāo）堿度渣嚴重得多（duō）。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕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（qīn）蝕能力好（hǎo）於CaO含量低的鎂鈣磚（zhuān）。鎂鈣質材（cái）料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲（shèn）透。低堿度熔渣（zhā）具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

新鄉鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒（shāo）成鎂鈣磚（zhuān）種類複雜。除具備鎂（měi）鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的（de）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，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕（shí）研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗結果表（biǎo）明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是因為在磚的界麵上產生了C2S保護（hù）層（céng）；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（yīn）為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

孫惠章等人研（yán）究結果（guǒ）表明（míng）鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩（wěn）定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的（de）CaO有利於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合（hé）冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料（liào）對潔淨鋼的影響

潔（jié）淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非（fēi）常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很（hěn）小和形態得（dé）到控製（zhì），合金元素成分精準（zhǔn）並且分布均（jun1）勻，使鋼材具有高性能、高品質。在（zài）鋼（gāng）水從冶煉到精（jīng）煉的整個過程中，耐火材（cái）料始終與鋼水接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白（bái）雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且（qiě）不（bú）汙染環境。