徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼（gāng）工藝的角度研究提高（gāo）鋼的純（chún）淨度，沒有（yǒu）考（kǎo）慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地（dì）會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（zhì）（鎂鈣質）耐火材（cái）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（huà）鋼（gāng）水，並且（qiě）也不汙染環境，在AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加（jiā）。

白雲（yún）石與鎂鈣質（zhì）耐火材料的特（tè）征

白雲（yún）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、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其（qí）中，白雲石質耐火材料是指全（quán）部用煆燒或電熔的（de）白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂（měi）白雲（yún）石和鎂（měi）鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料（liào）。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使（shǐ）用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣（zhā）的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫（tuō）磷的效果（guǒ）越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差（chà）。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不（bú）同部位使用條件，合理（lǐ）選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用（yòng）的影響

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼等對鋼中的（de）雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等元素（sù）及SiO2、Al2O3等夾雜物的含（hán）量要求嚴（yán）格，需要爐外精煉除（chú）去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的遊（yóu）離CaO，易與鋼水中的（de）S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化（huà）鋼水的（de）功能（néng）。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）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（chèn）壽命、降低耐（nài）火材料（liào）消耗，研究人員對白雲石質耐火（huǒ）材料（liào）進行了許多試驗研究，取得了（le）很好的結果。

MgO在真空條（tiáo）件（jiàn）下容易揮發，而CaO對MgO的揮發（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（zhì）材料中加入一定量（liàng）的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高（gāo）溫真空條件下使用（yòng）比純MgO質耐火材料（liào）更（gèng）合適。

鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水（shuǐ）S含量低，熔渣必須是CaO含量高的（de）高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶解的O含（hán）量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的（de）溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此（cǐ），精（jīng）煉設（shè）備應該選用鎂鈣（gài）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（yǒu）利脫P，因此，用CaO含（hán）量高的鎂鈣質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（zhā）滲透性好（hǎo），特別是熔渣（zhā）中SiO2滲入（rù）會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物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（tí），采（cǎi）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有機添加物。熱力（lì）學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的（de）水分（fèn），就不存（cún）在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂（měi）鈣質耐火材料對鋼水性能（néng）的影（yǐng）響

耐火材料對鋼中（zhōng）氧含量（liàng）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（hěn）低的氧平衡分壓，在鋼（gāng）水（shuǐ）中（zhōng）的溶解度很小，被（bèi）認為是防止鋼水增氧（yǎng）的有效材（cái）料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與（yǔ）鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材（cái）料的（de）脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率降低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包獲（huò）得有效的脫S效果，使用（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襯（chèn）的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火（huǒ）材料的過度消耗（hào）。

耐火材料對鋼中P含量的（de）影響：匡加才研（yán）究MgO—CaO質澆注料對（duì）鋼中P含量（liàng）的影響。實驗結果（guǒ）表明：當澆注（zhù）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%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有（yǒu）小（xiǎo）幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實驗表明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同（tóng）一製品第二次使用時，鋼水僅發生（shēng）輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量（liàng）的影響：耐火材料中的水分以（yǐ）及其中的有機粘結劑會對鋼水（shuǐ）中（zhōng）的H含量產生顯（xiǎn）著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包（bāo）係統（tǒng）中使用（yòng）保（bǎo）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（kǎo），能有效（xiào）地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮（dàn）)含量的影響：傳統（tǒng）耐火材料N含量很低（dī），近年來氮化物在耐（nài）火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造（zào）成（chéng）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（lián）鑄的增N點就是長（zhǎng）水口保護，此（cǐ）處增N可達（dá）（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜物（wù）的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材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（xià），隻有鎂鈣質耐火材（cái）料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐（nài）火材料均使鋼水（shuǐ）夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾（jiá）雜（zá）物可與鎂鈣耐火材料（liào）中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）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（yǔ）SiO2反應（yīng）生成C2S(矽（guī）酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質耐（nài）火材料表麵，形（xíng）成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣質耐火材料的抗（kàng）侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究（jiū）3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度（dù）的AOD渣侵蝕和滲（shèn）透能力（lì）比（bǐ）較（jiào）強（qiáng）。燒成白（bái）雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低（dī）的VOD爐渣對三種磚（zhuān）的侵蝕和滲透比高堿度渣（zhā）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燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於CaO含量低的鎂（měi）鈣（gài）磚。鎂鈣質材料（liào）具有良好的抵（dǐ）抗高堿度（dù）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透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕（shí）和滲透能（néng）力，主要是熔渣對基質的強溶蝕（shí）並滲透作用。

許昌鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂（měi）鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備（bèi）鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳（tàn）磚比鎂碳磚具有更好的真空穩（wěn）定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取（qǔ）決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗（kàng）剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用（yòng）煉鋼（gāng）轉爐的（de）初期渣（zhā）、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（jié）果（guǒ）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磚產生結構剝（bāo）落，蝕（shí）損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保（bǎo）護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕（shí）損率反而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研（yán）究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有（yǒu）利於鋼水（shuǐ）的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

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（zá）物不僅數量少，而且尺寸很小和形態（tài）得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使（shǐ）鋼材具（jù）有高（gāo）性能、高品質。在鋼（gāng）水從冶（yě）煉（liàn）到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火（huǒ）材料對鋼水或多或少總有些（xiē）汙染，唯有白（bái）雲石（shí）質即（jí）鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。