徐（xú）平坤

以前，從（cóng）煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純（chún）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（shì）認為耐火材料或多或少（shǎo）地會對（duì）鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不（bú）但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應（yīng）用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材（cái）料的特（tè）征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原（yuán）料，煆燒後的理論組成（chéng）為（wéi）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（shí）質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲（yún）石質耐火（huǒ）材料是指全部用煆燒或電熔的白雲（yún）石做原料的定型或不定形（xíng）耐（nài）火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材（cái）料是用（yòng）鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量（liàng）的變化影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量（liàng）越高，抗高SiO2熔渣的能（néng）力越（yuè）強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫、脫磷的效果越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該（gāi）根據爐外精煉等熱工設（shè）備（bèi）的不同（tóng）部位使用（yòng）條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白（bái）雲石質耐火（huǒ）材料對（duì）淨（jìng）化鋼（gāng）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（děng）夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉（liàn）除去鋼中雜質及夾雜物以（yǐ）及脫（tuō）氣（qì）、調整化學成分（fèn）和均勻化等（děng）。鎂鈣質（zhì）耐火材料中的（de）遊（yóu）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）化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於（yú）冶（yě）煉低氧鋼（gāng），是（shì）爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼、純（chún）淨鋼、特殊鋼（gāng）等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降（jiàng）低耐火（huǒ）材（cái）料消耗，研究人員對白雲石（shí）質耐火材料進行了許多試驗研（yán）究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使（shǐ）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（kōng）條件下使用比（bǐ）純MgO質耐火（huǒ）材料更合適。

鋼水中的脫（tuō）S反應中，要使鋼水S含量低，熔（róng）渣必須是CaO含量（liàng）高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能（néng）要低。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以氣（qì）態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢（shì）也很小，因此，精煉設備應（yīng）該選用鎂鈣（gài）質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但（dàn）鋼包中采用CaO含量高即（jí）堿度高（gāo）的熔渣有（yǒu）利（lì）脫P，因此（cǐ），用（yòng）CaO含量高（gāo）的鎂鈣質耐火材料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定（dìng）性高、抗渣滲透性（xìng）好，特別是（shì）熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點（diǎn）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（zhēn）空精煉，其H主（zhǔ）要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要（yào）在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充分排除其中（zhōng）的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量（liàng）增（zēng）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：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力（lì）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，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的影響：田琳等人（rén）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（xiào）果。結果表明：在1600℃下（xià），反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出（chū）現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼（gāng）包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再（zài）氧化（huà）能力，另一方麵可以避（bì）免強還原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（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含（hán）量的影響。實驗結（jié）果表明（míng）：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（jìn）一步提（tí）高CaO含（hán）量，鋼中（zhōng）P含量僅有（yǒu）小幅度降低。

耐火材料對鋼（gāng）水碳含（hán）量的影響：實驗表明，使用（yòng）含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品（pǐn）第二次使用時，鋼水（shuǐ）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（fèn）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（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（bāo）、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸（xī）H量。

耐（nài）火（huǒ）材（cái）料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含（hán）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（jiān），保護套管非常重要，連鑄的增（zēng）N點就是長水口保護（hù），此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響（xiǎng）：田琳等人（rén）研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼（gāng）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（qí）餘（yú）的堿性耐火材料均（jun1）使鋼水夾（jiá）雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化（huà）合物，熔點約（yuē）為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽（guī）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，形成保護層，或者（zhě）從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下（xià）來上浮至（zhì）保護渣層中；在鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸附（fù）鋼水中夾雜物（wù）的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵（qīn）蝕（shí）性能：梁義（yì）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。試驗結果（guǒ）得出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成（chéng）白雲石磚基質（zhì）部分致密程度高，較不燒白雲石磚具（jù）有更（gèng）好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低（dī）的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度（dù）渣侵蝕性明顯好於（yú）不燒鎂（měi）鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣（gài）磚。鎂鈣質材料（liào）具（jù）有良（liáng）好的抵抗高堿度熔（róng）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（biǎo）層致密化而有效抑製熔渣的（de）滲透。低堿度熔渣具有較強的（de）侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對（duì）基質的強溶蝕並滲透作用。

信陽鎂磚之鎂鈣碳磚（zhuān）的性能（néng）及抗侵蝕的研究（jiū）

鎂（měi）鈣碳磚主要性（xìng）能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒（shāo）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（hǎo）的真（zhēn）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，抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的效果（guǒ）也越好；C含量（liàng）越高（gāo），抗渣（zhā）侵蝕（shí）和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和（hé）終期渣分別對鎂鈣碳磚及（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期（qī）渣MgO—C磚（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是（shì）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（jiè）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（wéi）其在高溫中及（jí）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鎂白雲石碳磚高溫抗氧化（huà）性（xìng）和（hé）熱震穩定性好，抗酸性熔（róng）渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水（shuǐ）的脫（tuō）O、脫S、脫P等（děng），適合冶煉鋼的（de）電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數量少（shǎo），而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質（zhì）。在鋼水從冶煉到精煉的（de）整個過程中，耐（nài）火（huǒ）材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少（shǎo）總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的非金（jīn）屬夾雜物，而且不汙染環境。