徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生（shēng）汙染。可是（shì）通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材（cái）料的理論研究（jiū）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（shuǐ），並且也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝（zhuāng）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%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包（bāo）括（kuò）白雲石（shí）質耐火材料、鎂白雲石質耐火（huǒ）材（cái）料、鎂（měi）鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原（yuán）料的定型或不定形耐火材料；鎂白（bái）雲石和鎂鈣質耐火（huǒ）材料是用鎂石與白（bái）雲石合成的耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）化影響（xiǎng）鎂鈣質製品（pǐn）的高溫使（shǐ）用（yòng）性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越（yuè）大，抗剝落（luò）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（yīn）此，應該根（gēn）據爐外精煉（liàn）等熱工設備的不同（tóng）部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）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（zá）質（zhì）O、S、P、C、H、N等（děng）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及脫（tuō）氣、調整化學（xué）成分和均（jun1）勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的（de）功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料（liào）也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純（chún）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（zhǎng）爐（lú）襯壽命、降低耐火材料消耗，研究（jiū）人員對白（bái）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（de）揮發性是（shì）有影響的（de），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質材料中加入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用（yòng）比純MgO質耐火材料更（gèng）合適。

鋼水中的脫S反（fǎn）應中，要使鋼水（shuǐ）S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要（yào）選擇氧勢盡可能低（dī）的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣（qì）態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備（bèi）應該選用鎂鈣質（zhì）耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼（gāng）包（bāo）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也有利脫（tuō）P。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的熱（rè）震穩定性高、抗渣（zhā）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（chéng）高熔（róng）點化合物C2S或C3S,形成保（bǎo）護層，從（cóng）而抑製熔渣的（de）滲透。

關（guān）於H含量的問題，采用真空精煉，其H主（zhǔ）要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水（shuǐ）分及有機添加物。熱（rè）力學分析認為：要在1200℃下長期（qī）烘烤，充分排除其中的水分（fèn），就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題（tí）。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中（zhōng）氧含量的影響：王龍光等人認為（wéi）MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學（xué）穩（wěn）定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被認為是防止（zhǐ）鋼水增（zēng）氧的有效材料（liào）。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等（děng）人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中S的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效（xiào）果。結果表明（míng）：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使（shǐ）鋼包獲（huò）得有效的脫S效果，使用白雲石（shí）質鋼包內襯是（shì）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，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。

耐（nài）火材料（liào）對（duì）鋼中P含量（liàng）的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗（yàn）結（jié）果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由（yóu）原始的0.1%降低到0.01%，進（jìn）一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

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

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水（shuǐ）分以及其中的有機粘結（jié）劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中（zhōng）使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有效地（dì）降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響（xiǎng）：傳統耐火材料（liào）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分解對鋼水造成增N。更大的增（zēng）N量在（zài）鋼包與（yǔ）中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增（zēng）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（shuǐ）中夾（jiá）雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材料（liào）對管（guǎn）線鋼鋼水（shuǐ）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（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼（gāng）水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可（kě）與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複（fù）合化合物（wù），熔點約為1400℃左右，可（kě）有效地去除鋼中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點（diǎn）化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，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；在鎂（měi）鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料（liào）的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩堝法研究（jiū）3種不鏽鋼（gāng）冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗（yàn）結果得出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕（shí）和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密（mì）程度高，較不燒白（bái）雲（yún）石（shí）磚具有更好的抗（kàng）高堿（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿（jiǎn）度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）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渣（zhā）侵蝕能力（lì）好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵（dǐ）抗高堿度熔渣的侵蝕和滲（shèn）透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作（zuò）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，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

楊浦（pǔ）鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣（gài）磚的（de）特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳（tàn）磚具（jù）有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同（tóng）時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化（huà）鋼水的效果也越好（hǎo）；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強（qiáng）。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕（shí）研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、中期渣和（hé）終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行（háng）實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）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（jiè）麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分（fèn）別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶（róng）解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

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

白雲石質耐（nài）火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係（xì）指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非（fēi）常少，非金屬夾（jiá）雜物不僅（jǐn）數量少，而且尺寸很小和形態得（dé）到控製，合金元素成分（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能（néng）、高品質。在鋼水從（cóng）冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始（shǐ）終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或（huò）多或少總有些汙染（rǎn），唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙（wū）染環境。