徐平坤（kūn）

以前，從（cóng）煉鋼工藝的角（jiǎo）度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒（méi）有考慮與鋼水直接（jiē）接觸的耐火材料對鋼水的淨化作（zuò）用，總是認為（wéi）耐火材料或多或少地會對（duì）鋼（gāng）水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材（cái）料的理論研究和實際試驗，得（dé）出鎂鈣（gài）質材料（liào）不但不汙染（rǎn）鋼水，反而能淨化鋼水，並且也（yě）不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外精煉（liàn）裝置中應用日益增加。

白雲石與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（hòu）的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂鈣質耐火材料主（zhǔ）要（yào）包括白雲石質耐火（huǒ）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部用煆燒（shāo）或電熔的白雲石（shí）做原（yuán）料的（de）定（dìng）型或不定形耐火材料（liào）；鎂白（bái）雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石（shí）合成的耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變化影（yǐng）響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高SiO2熔（róng）渣的能（néng）力（lì）越強（qiáng），高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷（lín）的效果越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的（de）性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設（shè）備的不同部位使用條件（jiàn），合理選擇鎂鈣質耐火材料中的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（tè）殊鋼等對鋼（gāng）中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到（dào）爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼（gāng）水的功能。由於CaO的（de）氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料也適合用（yòng）於冶（yě）煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為（wéi）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）發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大（dà）大降低。因此，MgO質材料中加入（rù）一定量（liàng）的CaO製成MgO—CaO質耐火（huǒ）材料，在高（gāo）溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低（dī），熔渣必須是CaO含量高的（de）高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量（liàng）低（dī），就（jiù）要選擇氧（yǎng）勢盡可能低的（de）耐火材料，Mg與Ca在（zài）高溫下（xià）以（yǐ）氣態存（cún）在，在（zài）鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此（cǐ），精煉（liàn）設備應該選用鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）。溫（wēn）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（yīn）此，用CaO含量高的鎂鈣（gài）質耐火材料同樣（yàng）也有利（lì）脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩（wěn）定性高、抗渣（zhā）滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲（shèn）入會與MgO-CaO耐火（huǒ）材料中的CaO反應生（shēng）成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層（céng），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（qí）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（wù）。熱力學分析認為（wéi）：要（yào）在1200℃下長期（qī）烘烤，充分（fèn）排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂鈣質耐火材料對鋼（gāng）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（wěn）定（dìng）性高，具有很低的（de）氧平衡分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解（jiě）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S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水（shuǐ）中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應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（xiàn）“回S”現象。為了使鋼（gāng）包獲得有效的（de）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氧化能力（lì），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（zhōng）P含量的影響：匡加（jiā）才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時（shí），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含量僅有小幅（fú）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，鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐（nài）火（huǒ）材料中的（de）水（shuǐ）分以及其中的有機粘結劑會（huì）對鋼水中的H含量產生（shēng）顯（xiǎn）著影響。連鑄過程中，鋼包和（hé）中間（jiān）包係統中使用（yòng）保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的（de）吸H量。

耐（nài）火材料對鋼中（zhōng）N(氮)含（hán）量的影響：傳統耐（nài）火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼（gāng）水造成增N。更大的增N量在鋼包與中（zhōng）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，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的（de）影響：田琳（lín）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，隻有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（jiá）雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）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（fù）合化合物，熔點約為1400℃左右（yòu），可有效地去除鋼中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反應（yīng）生（shēng）成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護（hù）層，或者從鎂鈣質（zhì）耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水（shuǐ）中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣（zhā）性。試驗結果得出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較強。燒成白雲石磚基質部分致（zhì）密程（chéng）度高，較不燒白雲（yún）石磚具有更好的（de）抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的（de）鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕（shí）能力好於CaO含（hán）量低的（de）鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高（gāo）堿（jiǎn）度熔（róng）渣的侵（qīn）蝕和滲透能（néng）力，這是（shì）因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效（xiào）抑製熔（róng）渣的滲透。低堿度熔渣（zhā）具有較（jiào）強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲（shèn）透作用。

徐州鎂磚（zhuān）之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂（měi）鈣碳（tàn）磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外，鎂（měi）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（de）性能同時取決於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，抗渣侵蝕和抗剝落（luò）性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用（yòng）煉（liàn）鋼轉爐（lú）的初期（qī）渣、中期渣和終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期（qī）渣MgO—C磚蝕損率比（bǐ）MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最（zuì）嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上（shàng）產生了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別（bié）比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣（zhā）中∑FeO溶解，所以（yǐ）比MgO—C磚（zhuān）侵蝕（shí）嚴重。

孫（sūn）惠章等人研究結果表明鎂白雲石（shí）碳磚高溫抗（kàng）氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的（de）CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯（chèn）。

白雲（yún）石質耐火材料對潔淨鋼的影（yǐng）響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾（jiá）雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態（tài）得到控（kòng）製，合（hé）金元素成分精準（zhǔn）並且分布均勻（yún），使鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接（jiē）觸，一般耐火材料對鋼（gāng）水或多或（huò）少總有些汙染，唯（wéi）有白雲石（shí）質即（jí）鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的非金屬夾雜物，而（ér）且不（bú）汙染環境。