徐（xú）平坤

以前（qián），從煉鋼工（gōng）藝的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮與鋼水直接（jiē）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。可是通過對白雲石質（zhì）（鎂（měi）鈣質）耐火材料的理論研究（jiū）和實際（jì）試驗，得出鎂鈣質材料不但不（bú）汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中（zhōng）應用（yòng）日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白（bái）雲石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天然礦物（wù）原（yuán）料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為（wéi）1.93。鎂鈣（gài）質耐火材料主要包括白（bái）雲石質耐火材料（liào）、鎂白雲石（shí）質耐火材料、鎂鈣質耐（nài）火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆（duàn）燒或電熔的白雲（yún）石做原（yuán）料的定型（xíng）或（huò）不定形耐火（huǒ）材料；鎂白雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白雲石（shí）合成的耐火材料。MgO、CaO含量（liàng）的變化影（yǐng）響鎂鈣質製品的高溫使（shǐ）用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量（liàng）越高（gāo），抗（kàng）高SiO2熔渣的能力越強，高（gāo）溫（wēn）蠕變（biàn）越大，抗剝（bāo）落性能和脫硫（liú）、脫磷的效（xiào）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）據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條（tiáo）件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的（de）w（CaO）/w（MgO）。

白雲石（shí）質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特（tè）殊（shū）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（de）含量要求嚴格，需要爐外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾雜物（wù）以及脫氣、調整化學成分和均勻（yún）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，使其轉移到爐渣中，具有除去（qù）雜（zá）質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質（zhì）耐火材料也（yě）適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、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（hǎo）的結（jié）果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含（hán）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製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼（gāng）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（jìn）可能要低。要使O含量低，就要（yào）選擇氧勢（shì）盡可能低的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度（dù）升高不利於脫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（nài）火材料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的熱震穩定（dìng）性高、抗渣滲透性好，特別是（shì）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C2S或C3S,形（xíng）成保（bǎo）護層，從而抑製（zhì）熔渣的（de）滲（shèn）透。

關於H含量的問（wèn）題（tí），采（cǎi）用真空精煉，其H主要（yào）來自熔渣或精煉設（shè）備內襯耐（nài）火材（cái）料的水分及有機添（tiān）加物。熱力學分析認為：要在（zài）1200℃下長期烘烤，充分排除其（qí）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（cái）料對鋼水性能的（de）影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王（wáng）龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高，具有很低的氧平衡分（fèn）壓，在鋼水中的溶解度很（hěn）小，被認（rèn）為是防止（zhǐ）鋼水增氧的有效材料。

耐火（huǒ）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（zhōng）S的反應，檢驗（yàn）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S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫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襯是很必要的，這樣一方麵（miàn）可以盡可能降低鋼包（bāo）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（dǎo）致耐火（huǒ）材料的過（guò）度（dù）消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含量的影響。實驗結（jié）果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼（gāng）中P含量大幅度降低，由原（yuán）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。

耐火材料對鋼水碳含量（liàng）的影響：實驗表（biǎo）明，使用含C耐火材料，鋼水（shuǐ）顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量（liàng）的影響（xiǎng）：耐火材料中的水（shuǐ）分以及其中的有機（jī）粘結劑（jì）會對鋼水中（zhōng）的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套（tào）管（guǎn）保（bǎo）護主流（liú）時，有機（jī）粘結劑（jì）導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能有效地降低（dī）鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影響：傳統耐火材料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）解對鋼水造（zào）成增（zēng）N。更大的（de）增N量在鋼包與中（zhōng）間包之間，保護套管非常重要，連（lián）鑄的增N點就是長水口（kǒu）保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔（jié）淨化（huà）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（zá）物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾（jiá）雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐（nài）火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反（fǎn）應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效（xiào）地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二（èr）鈣)和C3S(矽酸三（sān）鈣)高熔點化合物（wù）被吸附鎂鈣質耐（nài）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（zhōng）；在鎂鈣質耐火材料中的活性（xìng）CaO含量越高，吸附（fù）鋼水（shuǐ）中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態（tài）坩堝法研究（jiū）3種不鏽（xiù）鋼（gāng）冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試（shì）驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒（shāo）成白（bái）雲石磚基質部分致密程度高，較不燒（shāo）白雲石磚具有更好的（de）抗（kàng）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（shāo）成的鎂鈣（gài）磚抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕（shí）性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具（jù）有良好（hǎo）的抵抗高堿度熔渣（zhā）的侵（qīn）蝕（shí）和滲透能（néng）力，這是因為渣與鎂鈣材料作（zuò）用析出（chū）C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔（róng）渣的滲透。低堿度（dù）熔渣（zhā）具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣（zhā）對基質的（de）強溶蝕並滲透（tòu）作用。

自貢鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕（shí）的研（yán）究

鎂鈣（gài）碳（tàn）磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種（zhǒng）類複雜。除具備鎂（měi）鈣磚的特性外（wài），鎂鈣碳磚比鎂碳磚（zhuān）具有（yǒu）更好的真空穩定性（xìng）、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的性能同（tóng）時取決於（yú）CaO及（jí）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；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落（luò）性（xìng）能越（yuè）強。

鎂鈣（gài）碳（tàn）磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人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（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣（zhā）MgO—C磚蝕損率（lǜ）比MgO—CaO—C磚高7.3%，是（shì）因為（wéi）MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為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磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中（zhōng）∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）果表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗（kàng）酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的（de）脫O、脫S、脫P等，適合（hé）冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火（huǒ）材料對潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼（gāng）中（zhōng）有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量（liàng）少，而且尺寸（cùn）很小（xiǎo）和形態得到控製，合金元素成分精（jīng）準並且分布均勻，使鋼（gāng）材具（jù）有高（gāo）性能、高品質。在鋼水從冶煉到（dào）精（jīng）煉的整個過程中，耐火材（cái）料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些（xiē）汙染，唯有白（bái）雲石質即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨化鋼水，除（chú）去鋼中的（de）非（fēi）金（jīn）屬夾雜物，而且（qiě）不汙染環境。