徐（xú）平坤

以前（qián），從煉（liàn）鋼工藝的角度研（yán）究（jiū）提高鋼的純淨（jìng）度，沒有考慮與鋼（gāng）水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產（chǎn）生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質（zhì））耐火材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（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置中應用日益增加（jiā）。

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（cái）料主（zhǔ）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。

其中，白（bái）雲石質耐火材料是指全部用煆燒（shāo）或電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白（bái）雲（yún）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（xìng）能，MgO含量越高（gāo），抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗（kàng）水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗（kàng）剝（bāo）落（luò）性（xìng）能和脫硫、脫磷的效果越好，但（dàn）抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該（gāi）根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的不同部（bù）位使用條件，合（hé）理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材料對淨（jìng）化鋼水（shuǐ）作用的影響

潔淨鋼、特殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需要爐外（wài）精煉（liàn）除（chú）去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分（fèn）和均勻化等。鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜（zá）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（de）氧（yǎng）勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用（yòng）於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純（chún）淨鋼、特殊鋼等設（shè）備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水（shuǐ）、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（jìn）行了許多試驗研究，取得了很好的結果（guǒ）。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性（xìng）大大降低（dī）。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）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（zhōng）的脫S反應中（zhōng），要（yào）使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含（hán）量（liàng）高的高堿度渣，並且（qiě）鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料（liào），Mg與（yǔ）Ca在高溫下以氣態存在（zài），在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小（xiǎo），因此，精煉設備應（yīng）該選用鎂鈣（gài）質耐火材料。溫度升高（gāo）不利於（yú）脫P，但鋼包中采用CaO含（hán）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P。

鎂鈣質耐火材料的熱（rè）震穩定性高（gāo）、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（wù）C2S或C3S,形成保護（hù）層，從而抑製熔渣的（de）滲透。

關於H含量的問題（tí），采用（yòng）真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料（liào）的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在（zài）1200℃下長（zhǎng）期（qī）烘烤，充分排（pái）除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水（shuǐ）中氫（H）含（hán）量增高問題。

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（yǐng）響：王龍光等（děng）人認為MgO—CaO耐火材料中的（de）CaO熱力（lì）學穩定性（xìng）高，具有（yǒu）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（duì）鋼中S的影響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下（xià），反應45min時，脫S效果更好，脫S率（lǜ）達70.12%；超過45min，脫S率降低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包（bāo）獲得有效的脫S效果，使用白（bái）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的再氧化能（néng）力，另一方麵可以避免（miǎn）強（qiáng）還（hái）原條件下（xià）鋼包渣（zhā）導致耐火材料的過（guò）度（dù）消耗。

耐火（huǒ）材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中（zhōng）P含量的影響。實驗（yàn）結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量（liàng）大幅度降低（dī），由原始的0.1%降低到（dào）0.01%，進一（yī）步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳（tàn）含（hán）量的影響：實（shí）驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水（shuǐ）僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及（jí）其中的有（yǒu）機粘結劑（jì）會（huì）對鋼水中的（de）H含量產生顯著影（yǐng）響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套（tào）管保（bǎo）護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間（jiān）包烘烤（kǎo），能有效地降（jiàng）低鋼水（shuǐ）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（hán）量很低，近年來氮化物在耐火材（cái）料中應用（yòng）受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼（gāng）包（bāo）與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的（de）增N點就是長（zhǎng）水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼（gāng）水潔淨化的影響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼（gāng）水中的夾雜物（wù），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（zá）物可與鎂（měi）鈣耐火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生成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SiO2反應生成C2S(矽（guī）酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物（wù）被吸附鎂鈣質耐（nài）火材料表麵，形（xíng）成保護（hù）層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上（shàng）剝落下來上浮（fú）至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材（cái）料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的（de）抗侵蝕性（xìng）能：梁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性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲（yún）石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強（qiáng）。燒成白雲石磚基質部分致密程（chéng）度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而（ér）言，燒成的鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣（zhā）侵（qīn）蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚（zhuān），CaO含量高的燒（shāo）成鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力（lì）好於CaO含量低的（de）鎂鈣磚。鎂鈣質材料（liào）具有良好的抵抗（kàng）高堿度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（ér）有（yǒu）效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強（qiáng）的侵（qīn）蝕和滲（shèn）透能力，主要（yào）是熔（róng）渣對基質（zhì）的強溶蝕並滲透作用。

營口鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣（gài）磚種類複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的（de）特（tè）性（xìng）外，鎂（měi）鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決（jué）於CaO及C的含量。CaO含量（liàng）越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好（hǎo）；C含量越高，抗渣（zhā）侵蝕和抗剝落性能（néng）越強（qiáng）。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑（shū）賢等人采用煉鋼轉爐的初（chū）期渣、中期（qī）渣和終期（qī）渣分別對鎂鈣碳磚及鎂（měi）碳磚的侵蝕（shí）進行實（shí）驗（yàn）。實（shí）驗結果表（biǎo）明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因（yīn）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（yīn）為（wéi）在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損（sǔn）率（lǜ）反（fǎn）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（jiě），所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表（biǎo）明鎂（měi）白（bái）雲（yún）石碳磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力（lì）強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有（yǒu）害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控（kòng）製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材（cái）具（jù）有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐（nài）火材料（liào）始終與鋼水接觸，一般（bān）耐火材料對鋼水或（huò）多或少總（zǒng）有些汙染，唯有白雲石質（zhì）即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨化鋼水，除去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。