徐平坤（kūn）
以前，從煉鋼工藝的（de）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（huǒ）材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會（huì）對鋼水產生汙染。可（kě）是通過對白雲（yún）石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的理論（lùn）研究和實際（jì）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（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外精煉裝置中應用日益增加。
白雲石與（yǔ）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。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。
其中，白雲石質耐（nài）火材料是指全部用煆燒或電熔（róng）的白雲石做原料的定型或不定（dìng）形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力（lì）越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能（néng）力越強，高溫蠕變越大，抗剝（bāo）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，應該根據爐外精煉等熱（rè）工設備的（de）不同部位（wèi）使用條件，合理選擇（zé）鎂（měi）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（yòng）的影（yǐng）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（jiá）雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及（jí）夾雜物以及脫（tuō）氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣（gài）質耐火材料中的遊（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（jù）有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的（de）氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐（nài）火材料也適合用於（yú）冶煉（liàn）低氧鋼（gāng），是爐外（wài）精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐（nài）火材（cái）料。近年來，為了淨（jìng）化鋼水、延長爐襯壽命（mìng）、降低耐火材料消耗，研究人（rén）員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，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（huī）發性（xìng）是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使（shǐ）MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中（zhōng）加（jiā）入（rù）一定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。
鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必（bì）須是CaO含量高的高堿度渣，並且（qiě）鋼水中溶解的O含量盡（jìn）可（kě）能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）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渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）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滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或（huò）C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲（shèn）透。
關於H含量（liàng）的問題，采用真空（kōng）精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材（cái）料的水分及有機添（tiān）加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的（de）水分，就不（bú）存在鋼水中氫（H）含量增高問題（tí）。
鎂鈣質耐火材料（liào）對鋼水性能的（de）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（wěn）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（liào）。
耐火材料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳（lín）等（děng）人試驗（yàn）研（yán）究（jiū）鎂鈣（gài）磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂（měi）鈣質耐火材料的脫S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效（xiào）果更好（hǎo），脫S率達（dá）70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象（xiàng）。為了使（shǐ）鋼包獲得有效的脫S效（xiào）果，使（shǐ）用（yòng）白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧化能力，另（lìng）一方麵可以（yǐ）避免強還原條件下鋼包渣（zhā）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（jiāo）注料對（duì）鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到（dào）0.01%，進一步提（tí）高CaO含量，鋼中P含量僅（jǐn）有（yǒu）小幅度降低。
耐火（huǒ）材料對鋼水碳含量的影響：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（èr）次使用時，鋼水僅發生輕微增C。
耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火（huǒ）材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生（shēng）顯著影響（xiǎng）。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間（jiān）包係統中使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間（jiān）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，近年（nián）來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解（jiě）對鋼水造成增N。更大（dà）的增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處（chù）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（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）材料對管線鋼（gāng）鋼水潔淨化的影響（xiǎng），實驗表明：在反應30min的情況下，隻有（yǒu）鎂鈣質耐火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的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼（gāng）中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣（gài）質（zhì）耐火材料（liào）表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表（biǎo）麵上（shàng）剝落下來上浮至保（bǎo）護渣層中；在鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材料中的活（huó）性CaO含量越高，吸附鋼水中（zhōng）夾（jiá）雜物的能力（lì）越強。
鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性（xìng）能：梁義兵等人采用靜態坩堝（guō）法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試（shì）驗結果得出，CaO含（hán）量高的白雲石磚（zhuān）抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有更好的抗高堿度渣（zhā）侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成（chéng）鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕能力（lì）好（hǎo）於（yú）CaO含量（liàng）低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具（jù）有（yǒu）良好的抵（dǐ）抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂（měi）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透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣（zhā）對基質的強溶蝕並滲（shèn）透（tòu）作用。
新餘鎂磚（zhuān）之鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗侵蝕的研（yán）究
鎂鈣碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具備鎂（měi）鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真（zhēn）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（gāo），抗剝落性能越好，淨化鋼水的（de）效果也（yě）越好；C含量越高，抗渣（zhā）侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。
鎂鈣碳磚（zhuān）的抗侵（qīn）蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、中期渣和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（guǒ）表明：初期渣MgO—C磚蝕損（sǔn）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，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（zhuān）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MgO—C磚侵（qīn）蝕嚴重（chóng）。
孫惠（huì）章（zhāng）等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔（róng）渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐爐（lú）襯。
白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響（xiǎng）
潔（jié）淨鋼係指（zhǐ）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，而且尺寸很小和形態得到（dào）控（kòng）製，合金元素成（chéng）分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼（gāng）水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水（shuǐ）接觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或多或（huò）少總有（yǒu）些（xiē）汙染，唯（wéi）有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料能（néng）淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且（qiě）不汙染環境。
