徐平坤

以（yǐ）前（qián），從煉鋼工藝的角（jiǎo）度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒有考（kǎo）慮與鋼水直接（jiē）接（jiē）觸（chù）的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認為耐火（huǒ）材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實（shí）際試驗，得出鎂鈣質（zhì）材料（liào）不但不汙染鋼水，反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼（gāng）包等爐外精煉裝（zhuāng）置中應（yīng）用（yòng）日益增加。

白雲（yún）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（nài）火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣（gài）質耐火材（cái）料。

其中，白雲石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白（bái）雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂（měi）石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化（huà）影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫（wēn）使用性能（néng），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（qiáng），高溫蠕變越大，抗剝（bāo）落性能和（hé）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（gāi）根（gēn）據爐（lú）外精煉（liàn）等熱工（gōng）設備的不（bú）同（tóng）部位使（shǐ）用條件，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（duì）淨化（huà）鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼（gāng）等（děng）對（duì）鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素（sù）及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調（diào）整化學成分和均（jun1）勻化（huà）等。鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉（zhuǎn）移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適（shì）合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉（liàn）潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設（shè）備的耐（nài）火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐（lú）襯壽命、降低耐（nài）火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火（huǒ）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（róng）易揮發，而CaO對MgO的（de）揮發性是有（yǒu）影響（xiǎng）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質材料（liào）中加入一（yī）定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在高溫（wēn）真空條件下使用比純MgO質耐（nài）火材料更合（hé）適。

鋼水中的脫S反應中（zhōng），要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的（de）高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可（kě）能要（yào）低。要使O含量低，就要選擇（zé）氧勢盡可能低的（de）耐火材料（liào），Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在（zài）鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料（liào）。溫度升高不利於脫P，但（dàn）鋼包中采用CaO含（hán）量高即堿度高的熔（róng）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（zhì）耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別（bié）是熔渣中SiO2滲（shèn）入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化（huà）合（hé）物C2S或C3S,形成保護層，從（cóng）而抑製（zhì）熔渣的滲透（tòu）。

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料的水分（fèn）及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下（xià）長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性（xìng）能的影響

耐（nài）火材（cái）料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為（wéi）MgO—CaO耐火（huǒ）材料中的CaO熱力學穩定性高（gāo），具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗（yàn）研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中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S率降低，出現“回（huí）S”現象。為（wéi）了使（shǐ）鋼包獲得有效的脫S效（xiào）果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能（néng）降低鋼包（bāo）內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原（yuán）條件下鋼包渣導（dǎo）致耐（nài）火材料的過度消耗。

耐火材（cái）料對鋼中P含量的影響：匡加才（cái）研究MgO—CaO質澆注料對鋼（gāng）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（fú）度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中P含（hán）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（yòng）含C耐火材料，鋼水顯著增（zēng）C，當同（tóng）一製品第（dì）二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

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

耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）中N(氮)含量的影響：傳（chuán）統耐（nài）火材料N含量（liàng）很低，近（jìn）年（nián）來氮化物在耐火材料（liào）中應（yīng）用（yòng）受到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水造（zào）成增N。更大的增N量在鋼包與中間包之間，保護（hù）套管非（fēi）常重要，連鑄的（de）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（zhōng）夾雜物的影（yǐng）響（xiǎng）：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（jìng）化的影（yǐng）響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去（qù）除鋼水中的夾雜物，其（qí）餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火（huǒ）材料中（zhōng）的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反（fǎn）應生成Ca12Al4O3的複合化合（hé）物，熔（róng）點約為1400℃左右，可有（yǒu）效地去除鋼中Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二（èr）鈣)和C3S(矽（guī）酸（suān）三鈣)高熔（róng）點化合物被（bèi）吸附鎂鈣（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麵（miàn）上剝（bāo）落下來上浮至保護渣層（céng）中；在鎂鈣質耐火材（cái）料中的活（huó）性CaO含（hán）量越高，吸附鋼水中夾雜物（wù）的（de）能力越強。

鎂鈣（gài）質耐火材料的抗（kàng）侵蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研究（jiū）3種不鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣磚的抗渣性（xìng）。試驗（yàn）結果（guǒ）得出，CaO含（hán）量高的白雲石磚抗高堿（jiǎn）度的（de）AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石磚基質（zhì）部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高（gāo）堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚（zhuān）的侵蝕和滲透比高堿（jiǎn）度渣（zhā）嚴重得多。相對（duì）而言，燒成的（de）鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力（lì）好於CaO含（hán）量低的鎂（měi）鈣（gài）磚。鎂鈣質材料具有良（liáng）好的抵抗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有效（xiào）抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較（jiào）強的侵蝕和滲透（tòu）能力，主要是熔渣對基質（zhì）的強溶蝕並滲透作用。

鷹潭鎂磚之鎂鈣碳磚的（de）性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚（zhuān）的（de）特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的（de）真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含（hán）量（liàng）。CaO含量越（yuè）高，抗（kàng）剝落（luò）性能（néng）越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人（rén）采用煉鋼轉爐的初期渣、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（yàn）。實驗結果表明：初（chū）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（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕（qīng），是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中（zhōng）期渣和終期渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在高溫（wēn）中及被渣中∑FeO溶解，所以（yǐ）比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章等人（rén）研究結果表明鎂（měi）白雲石碳（tàn）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（gāng）水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐（nài）火材（cái）料對潔淨鋼的影（yǐng）響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有（yǒu）害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非金屬夾雜物不僅數（shù）量（liàng）少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布（bù）均（jun1）勻，使鋼材具有高性能、高品質（zhì）。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材（cái）料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨化鋼水（shuǐ），除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且（qiě）不汙染（rǎn）環（huán）境。