徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究（jiū）提高鋼的純淨度，沒有考（kǎo）慮與鋼（gāng）水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認為耐火材料或多或少地會對鋼（gāng）水產（chǎn）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際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應（yīng）用日（rì）益增加。

白雲（yún）石與鎂鈣質耐火材料的特征

白（bái）雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後的理論（lùn）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火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火（huǒ）材料。

其中，白雲石質（zhì）耐火材料是指全部用煆燒或電熔的（de）白（bái）雲石做（zuò）原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲（yún）石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白雲（yún）石合（hé）成的耐火材料。MgO、CaO含量的（de）變化影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫、脫磷的效果（guǒ）越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據（jù）爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件（jiàn），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，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜（zá）物以及脫氣（qì）、調整（zhěng）化（huà）學成分和均勻（yún）化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的（de）功能。由（yóu）於CaO的氧勢很低，鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純（chún）淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐（lú）襯壽命、降低耐火材料消耗，研究（jiū）人員對白雲石質耐火材料進（jìn）行了許多試驗（yàn）研究，取得了（le）很好的（de）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，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大大降低。因（yīn）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（kōng）條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應（yīng）中，要使鋼水S含量低（dī），熔渣必須是CaO含量高（gāo）的高堿度渣，並且鋼（gāng）水中溶解（jiě）的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選（xuǎn）擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的（de）溶解度（dù）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。溫度升高不利於（yú）脫P，但鋼（gāng）包（bāo）中采用CaO含量高即堿度高（gāo）的（de）熔（róng）渣有（yǒu）利脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的（de）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、抗渣滲（shèn）透性好，特別是熔（róng）渣中SiO2滲入（rù）會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應（yīng）生（shēng）成高熔點（diǎn）化合物C2S或C3S,形成保護層（céng），從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真（zhēn）空精煉，其H主要來自熔（róng）渣（zhā）或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力（lì）學（xué）分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充（chōng）分排除其中（zhōng）的（de）水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

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

耐火材料對鋼（gāng）中（zhōng）S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中（zhōng）S的（de）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（tuō）S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降（jiàng）低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用（yòng）白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一（yī）方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力（lì），另一（yī）方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材（cái）料的過度消耗。

耐火材（cái）料（liào）對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料（liào）對鋼中P含量的影響。實驗結果（guǒ）表明：當（dāng）澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始（shǐ）的（de）0.1%降低到0.01%，進一步提（tí）高CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅（jǐn）有小（xiǎo）幅度降（jiàng）低。

耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）水（shuǐ）碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著（zhe）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（liào）對鋼中H(氫)含量的（de）影響：耐（nài）火材料中的水分以及其中的有機粘（zhān）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時，有機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材（cái）料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在耐火材（cái）料中應用受到關（guān）注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的（de）增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常（cháng）重要，連鑄的增（zēng）N點就是長水（shuǐ）口保護，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（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐（nài）火材料對管線（xiàn）鋼鋼水潔淨化的影響（xiǎng），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物，其餘的堿性耐火材料均（jun1）使鋼水夾雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的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（yǒu）效地（dì）去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反（fǎn）應生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三（sān）鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料表麵，形成（chéng）保（bǎo）護（hù）層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下（xià）來上（shàng）浮至保（bǎo）護渣層中（zhōng）；在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（shí）性能：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（xìng）。試驗（yàn）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。燒成白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。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性（xìng）明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的（de）燒成鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕（shí）能力好於CaO含量（liàng）低（dī）的鎂（měi）鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗（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（zuò）用（yòng）析（xī）出C3S，使材料表（biǎo）層致密化而（ér）有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較（jiào）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作用。

博爾塔拉鎂磚之鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗（kàng）侵蝕的研究

鎂鈣碳（tàn）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，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）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含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越（yuè）強。

鎂鈣碳磚的抗（kàng）侵（qīn）蝕研究（jiū）：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐（lú）的初期渣、中期渣和終（zhōng）期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳（tàn）磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗（yàn）結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最（zuì）嚴重；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∑FeO溶解，所以比（bǐ）MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白（bái）雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸（suān）性熔渣能力強；而且（qiě）磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的電爐爐襯。

白（bái）雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔淨鋼係（xì）指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不（bú）僅數量少，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均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉（liàn）的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接（jiē）觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨化鋼水（shuǐ），除（chú）去鋼中的非金（jīn）屬夾雜物，而且不汙染環境。