徐平坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純（chún）淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認為耐火材（cái）料或多或少地會對鋼水產生汙染（rǎn）。可是通（tōng）過對白雲石質（鎂鈣質）耐火（huǒ）材料的理論研究和實際試（shì）驗，得出鎂鈣（gài）質材料不但（dàn）不汙染鋼水，反而能（néng）淨化鋼（gāng）水（shuǐ），並且也不汙染環境，在（zài）AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特（tè）征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆（duàn）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（zhǔ）要包括白雲石（shí）質耐火材料、鎂白雲（yún）石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其（qí）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料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲（yún）石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲石合成的（de）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（néng），MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水化能力越（yuè）強；CaO含量越高（gāo），抗（kàng）高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫（liú）、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水（shuǐ）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（jiàn），合理選擇鎂（měi）鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白（bái）雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼（gāng）、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，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均（jun1）勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其（qí）轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂（měi）鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特殊鋼等設（shè）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（dé）了很好的結（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，含有10%～20%CaO（摩爾分（fèn）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（de）CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比（bǐ）純MgO質耐火（huǒ）材（cái）料更合（hé）適。

鋼水中的脫S反應中，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（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（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下以氣（qì）態存在，在鋼水中的溶解度很（hěn）小，而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉（liàn）設備應該選用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升高不利於脫P，但（dàn）鋼包中采用CaO含量高即（jí）堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量（liàng）高的鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的（de）熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入（rù）會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應（yīng）生成高熔點化合物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（zhǔ）要（yào）來自（zì）熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及（jí）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（qīng）（H）含量增高問題。

鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料對鋼水（shuǐ）性能的影響

耐火（huǒ）材料（liào）對鋼（gāng）中氧含量（liàng）的影響：王龍光（guāng）等人（rén）認為MgO—CaO耐火材料（liào）中的CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防（fáng）止鋼水增氧的有效材料。

耐火材（cái）料對（duì）鋼中S的影響：田琳（lín）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（tuō）S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效（xiào）果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現（xiàn）象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石（shí）質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵（miàn）可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯（chèn）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材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質（zhì）澆注料對鋼中（zhōng）P含（hán）量的影響。實驗結果表明（míng）：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CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼（gāng）水碳含（hán）量的影響：實驗表明，使用含C耐（nài）火材料（liào），鋼水顯著增C，當同一（yī）製（zhì）品第二次使用（yòng）時，鋼水僅發生（shēng）輕微增C。

耐火材（cái）料（liào）對鋼中H(氫（qīng）)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流（liú）時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水（shuǐ）造成增N。更大的增N量（liàng）在鋼（gāng）包與中間包之間，保護套管（guǎn）非（fēi）常重要，連（lián）鑄的增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（gāng）水中夾雜物的影響（xiǎng）：田琳等（děng）人研究了鎂鈣、鎂（měi）鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去（qù）除鋼水中的夾雜物，其餘（yú）的堿性耐火材料均使鋼水（shuǐ）夾雜物數（shù）量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應，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（chú）鋼中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點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（huǒ）材料表麵（miàn）上（shàng）剝落下來上浮至保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火材料中的活（huó）性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含（hán）量高的白雲石磚抗（kàng）高（gāo）堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度（dù）高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣對三種（zhǒng）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（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵（dǐ）抗高堿度（dù）熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣（zhā）與（yǔ）鎂（měi）鈣（gài）材料作用析出（chū）C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣（zhā）的滲透。低堿度熔渣具有較強的（de）侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

阿裏鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研（yán）究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）較燒（shāo）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（zhuān）具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳（tàn）磚（zhuān）的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含（hán）量越（yuè）高（gāo），抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好（hǎo）；C含量（liàng）越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對（duì）鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因（yīn）為MgO—C磚產（chǎn）生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保護層（céng）；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因為其在高（gāo）溫（wēn）中及被（bèi）渣中∑FeO溶（róng）解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明（míng）鎂白雲石碳磚高（gāo）溫抗氧化性和（hé）熱震穩定性（xìng）好，抗酸性熔渣能力強；而且磚（zhuān）中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔（jié）淨（jìng）鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物（wù）不僅（jǐn）數量少，而且尺寸很小和形態得到控（kòng）製，合金元素成分精（jīng）準並且分布均勻（yún），使鋼材具（jù）有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始（shǐ）終與鋼水接（jiē）觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白（bái）雲石質（zhì）即鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料能淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不汙染環境。