徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐火材料（liào）對鋼水的（de）淨化作用，總是認為耐（nài）火材料或多或少地會（huì）對（duì）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際試驗，得出（chū）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用日益增加。

白雲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（wéi）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（bái）雲石質耐火材（cái）料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料（liào）。

其（qí）中，白雲石（shí）質耐火材料（liào）是指全部用煆燒或電熔的白（bái）雲石（shí）做原料的定型或不定形耐火材（cái）料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材（cái）料是用（yòng）鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）化影響鎂鈣質製品的高溫（wēn）使用性能（néng），MgO含（hán）量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力（lì）越（yuè）強；CaO含量越高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變（biàn）越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫、脫（tuō）磷的效果越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差（chà）。因此，應該根據爐外精煉等（děng）熱工設備的不同部位使用（yòng）條件，合理選擇鎂鈣質耐火材（cái）料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐火材料（liào）對淨化鋼水作用的影（yǐng）響

潔（jié）淨（jìng）鋼、特殊（shū）鋼等對（duì）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（zá）質及夾雜物以及脫氣（qì）、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨（jìng）化鋼水（shuǐ）的功（gōng）能。由於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）也適合用於冶煉（liàn）低氧鋼，是爐外（wài）精煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨鋼、特殊鋼等設備（bèi）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（duì）白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結（jié）果。

MgO在真空（kōng）條（tiáo）件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有（yǒu）影響（xiǎng）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（zhì）材料中加（jiā）入一（yī）定量（liàng）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（tuō）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（zhā），並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低（dī）。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在（zài），在鋼水中的溶解（jiě）度很小，而CaO的氧勢也很小（xiǎo），因此（cǐ），精煉設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（gāo）即堿度高的（de）熔渣有利（lì）脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震（zhèn）穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔（róng）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,形成保護層，從而抑製熔渣（zhā）的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材（cái）料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除（chú）其中的水分，就不存（cún）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

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料（liào）中的（de）CaO熱力學穩定性高，具有很低的（de）氧平衡分壓，在鋼水中的（de）溶解（jiě）度很小，被認為是（shì）防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對（duì）鋼中S的影響：田琳等（děng）人試驗研究（jiū）鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗（yàn）鎂鈣質耐火（huǒ）材料的脫S效果。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反應45min時（shí），脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果（guǒ），使用白（bái）雲石質鋼包內襯（chèn）是（shì）很（hěn）必要的，這樣一方麵可以盡可能降低（dī）鋼包內襯的再氧化能力，另（lìng）一（yī）方麵可以避免強還原條件下鋼包（bāo）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質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼（gāng）中P含量大幅度降低，由原始的（de）0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有（yǒu）小（xiǎo）幅度降低。

耐火材料對鋼水碳（tàn）含量的影（yǐng）響：實驗表明，使用含C耐火（huǒ）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（hán）量的影響：耐火材料中的水分以及其（qí）中的有機粘結劑會對鋼水中（zhōng）的H含（hán）量產生顯著影響。連鑄（zhù）過程中（zhōng），鋼包和（hé）中間包係統（tǒng）中使（shǐ）用保（bǎo）護（hù）套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘（hōng）烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對（duì）鋼中N(氮)含（hán）量的影響：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（shòu）到關注（zhù），如Sialon分解對（duì）鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與中間包之間，保護套（tào）管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料（liào）對鋼水中夾雜物的影響：田琳（lín）等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻（gè）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除（chú）鋼水中的夾雜物，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（jiá）雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如（rú）CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點（diǎn）約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵，形（xíng）成保護層，或者從鎂（měi）鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮（fú）至保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物（wù）的能力（lì）越強。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法（fǎ）研究3種不鏽鋼冶煉（liàn）用鎂鈣磚的（de）抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕（shí）和滲透能力比較強。燒成白雲石（shí）磚基質部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具（jù）有更好（hǎo）的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣（zhā）對三種磚的侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣嚴重得（dé）多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性（xìng）明顯（xiǎn）好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵（qīn）蝕能力（lì）好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具（jù）有良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（zuò）用析出C3S，使材料表層致密化（huà）而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

大連鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚（zhuān）的性能及抗侵（qīn）蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂（měi）鈣磚種類複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳（tàn）磚比（bǐ）鎂碳磚具（jù）有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗（kàng）剝落性能越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好（hǎo）；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣（gài）碳（tàn）磚的抗侵蝕研究（jiū）：崔淑賢等人采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中（zhōng）期渣（zhā）和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行實（shí）驗。實驗（yàn）結果表明：初期（qī）渣（zhā）MgO—C磚（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚高（gāo）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，是因（yīn）為在磚的界（jiè）麵上產生了C2S保護層；可是中期（qī）渣和終期（qī）渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損（sǔn）率反而分別比MgO—C磚（zhuān）高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑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高溫抗氧化性和（hé）熱（rè）震穩（wěn）定性好，抗酸性（xìng）熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水（shuǐ）的（de）脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐（lú）爐襯。

白（bái）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，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和（hé）形態（tài）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（liàn）到精煉的整個（gè）過程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼水接觸，一般（bān）耐火材料對（duì）鋼（gāng）水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐（nài）火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾（jiá）雜物，而且不汙染環境。