徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝（yì）的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直（zhí）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生汙染（rǎn）。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（cái）料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外（wài）精（jīng）煉裝置中應用日益增加。

白（bái）雲（yún）石與鎂鈣質耐火（huǒ）材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物（wù）原料，煆燒後的理論組（zǔ）成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）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（nài）火材料；鎂白雲石和鎂鈣（gài）質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。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（kàng）高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性（xìng）能和脫硫、脫磷的效果越好（hǎo），但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，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（yǐ）及脫氣、調（diào）整化學成分（fèn）和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火材（cái）料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移（yí）到爐渣中，具有（yǒu）除（chú）去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外（wài）精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊（shū）鋼等設備的耐火材料。近年來，為了（le）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（liào）進行了許（xǔ）多試驗（yàn）研究，取得了很好的結（jié）果。

MgO在真空條（tiáo）件下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的（de）揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對（duì）揮發（fā）性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定（dìng）量的（de）CaO製成MgO—CaO質耐火（huǒ）材料（liào），在高溫真空條件下使用（yòng）比純（chún）MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中（zhōng），要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢盡可（kě）能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫（wēn）下以氣態存在，在（zài）鋼（gāng）水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很（hěn）小，因（yīn）此（cǐ），精煉設（shè）備應該選用鎂鈣質耐火材料。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利脫（tuō）P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）也有利脫（tuō）P。

鎂鈣（gài）質耐火材料的熱震穩定性高、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（róng）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，采用真空精煉，其H主要來自（zì）熔渣或（huò）精煉設備內襯耐火材料的水分及有（yǒu）機添加物。熱力學分（fèn）析認為：要（yào）在1200℃下長期烘烤，充分排除（chú）其中的水分，就不存在鋼水中氫（qīng）（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的（de）影響

耐火材料（liào）對鋼（gāng）中（zhōng）氧含量（liàng）的影響：王龍光等人認為（wéi）MgO—CaO耐火材料中（zhōng）的CaO熱力學穩定性高（gāo），具有很低的氧（yǎng）平衡（héng）分壓，在鋼水中的溶（róng）解度很小，被認為（wéi）是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料（liào）對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效（xiào）果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果（guǒ）更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內（nèi）襯是很必要的（de），這樣一（yī）方麵可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯（chèn）的再氧化（huà）能力，另一方麵可以避免強（qiáng）還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對（duì）鋼中P含量的（de）影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含量的影響。實（shí）驗結果表（biǎo）明：當澆注料中w（CaO）為（wéi）25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進（jìn）一步提高CaO含量（liàng），鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳（tàn）含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼（gāng）水顯著增C，當同（tóng）一製品第（dì）二次使用時，鋼水僅發生輕微增（zēng）C。

耐（nài）火（huǒ）材（cái）料對鋼中（zhōng）H(氫)含量的（de）影響：耐火材料中的水分以及其（qí）中的有機粘結劑（jì）會對鋼水中的（de）H含量產生（shēng）顯著（zhe）影響。連鑄過（guò）程中，鋼包和中間包係統中使用（yòng）保護套管（guǎn）保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中（zhōng）間包烘（hōng）烤，能有效地降低鋼水（shuǐ）的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影（yǐng）響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在（zài）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N量在鋼包與中間包之間，保（bǎo）護套（tào）管非常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水口保護（hù），此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中夾（jiá）雜物的（de）影響：田琳等人研究了（le）鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的（de）影（yǐng）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（zá）物，其餘的（de）堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火（huǒ）材料（liào）中的CaO反應，如CaO與（yǔ）Al2O3反應（yīng）生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點（diǎn）約為1400℃左右，可有效（xiào）地去除鋼中（zhōng）Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點（diǎn）化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）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；在鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中（zhōng）夾雜物（wù）的能力越強。

鎂鈣質耐（nài）火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態（tài）坩堝法（fǎ）研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗（yàn）結果得出（chū），CaO含量高的白雲石磚（zhuān）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（zhì）密程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的（de）VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）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（shí）能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣（gài）質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵（qīn）蝕和滲（shèn）透能力，這是因為渣與（yǔ）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（de）滲透。低堿度熔渣具（jù）有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣（zhā）對基質的強溶蝕並滲透（tòu）作用。

株（zhū）洲鎂磚之鎂鈣（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。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂（měi）鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的真（zhēn）空穩定性、抗（kàng）熱震（zhèn）性。鎂鈣碳磚的性能（néng）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（zhā）侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳（tàn）磚的抗（kàng）侵蝕研究：崔淑賢等人（rén）采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中期渣和（hé）終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明（míng）：初期渣（zhā）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，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中及被渣（zhā）中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵（qīn）蝕嚴（yán）重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲（yún）石碳磚高溫抗（kàng）氧化性和熱震穩定性好，抗（kàng）酸（suān）性（xìng）熔渣能力強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質（zhì）耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非金（jīn）屬夾雜物不僅數（shù）量少，而且尺（chǐ）寸很小和形態得到控製，合金元素成分（fèn）精準並且（qiě）分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或（huò）少總有些汙染，唯有白雲石質即（jí）鎂鈣質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬（shǔ）夾雜物，而且不汙染環境。