徐平坤（kūn）

以前，從（cóng）煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨（jìng）度，沒有考慮與鋼水直接接（jiē）觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐（nài）火材料或多或少地會（huì）對鋼（gāng）水產生汙染。可是通過對白雲石（shí）質（鎂鈣質）耐火材（cái）料的理論研究（jiū）和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但（dàn）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（liàn）鋼（gāng）包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣（gài）質耐（nài）火（huǒ）材料的特征

白雲石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原（yuán）料，煆燒後的理論組成為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（huǒ）材料。

其中，白雲石質（zhì）耐火材料是指全部用煆（duàn）燒或電熔的白雲石（shí）做原料（liào）的定（dìng）型或不定形耐火（huǒ）材料；鎂白雲石和鎂鈣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（xiǎng）鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣（zhā）和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能（néng）力越強，高溫蠕（rú）變越大，抗剝落性能和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此（cǐ），應該根據爐外精煉等熱工設備的不同（tóng）部位使用條件（jiàn），合理選擇鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對（duì）淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特（tè）殊鋼（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元（yuán）素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求（qiú）嚴格，需要（yào）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（shǐ）其（qí）轉移到（dào）爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料（liào）也適合用於冶煉低（dī）氧鋼，是（shì）爐外精煉（liàn）冶煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼（gāng）、特殊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（mìng）、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材（cái）料進行了許（xǔ）多（duō）試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有（yǒu）影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使（shǐ）MgO相對揮發性大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中加入一定量（liàng）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。

鋼水中的脫S反應中，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（liàng）盡（jìn）可能要低。要使O含量低，就要選擇氧（yǎng）勢盡可（kě）能（néng）低的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高（gāo）溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣（gài）質耐火材料。溫度（dù）升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度（dù）高的（de）熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利（lì）脫P。

鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）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（huà）合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於（yú）H含量的問題（tí），采用真空精煉（liàn），其H主（zhǔ）要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水（shuǐ）分及（jí）有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤（kǎo），充分排除其中的水分（fèn），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（gāng）水性能的影響

耐火（huǒ）材料對鋼中氧含（hán）量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有很低（dī）的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止（zhǐ）鋼水增氧的有（yǒu）效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中S的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質耐火（huǒ）材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更（gèng）好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象（xiàng）。為了（le）使鋼包獲得有效（xiào）的脫S效果，使（shǐ）用白（bái）雲石質鋼包內襯是很（hěn）必要的，這樣一方（fāng）麵可以（yǐ）盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導（dǎo）致耐火材料的過度消耗（hào）。

耐（nài）火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究（jiū）MgO—CaO質澆注料（liào）對鋼中P含量的影響。實驗結（jié）果表明：當澆注（zhù）料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始（shǐ）的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材（cái）料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實驗表明，使用含（hán）C耐（nài）火材料，鋼水顯著增C，當同一製（zhì）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)含量的影響：耐（nài）火材（cái）料中的水分以及其（qí）中的有機（jī）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（shǐ）用（yòng）保護套管（guǎn）保護（hù）主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、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)含量的影響：傳（chuán）統耐火（huǒ）材（cái）料N含量很低，近年來氮化物（wù）在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼（gāng）水造成增N。更大的增N量在鋼包與中間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄（zhù）的增N點就（jiù）是長（zhǎng）水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼（gāng）水（shuǐ）中夾雜物的影（yǐng）響：田琳等人研（yán）究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管（guǎn）線鋼鋼水潔淨化的影（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（qù）除鋼水中的夾雜物，其（qí）餘的堿性耐火材料（liào）均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與鎂鈣耐火材（cái）料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物（wù），熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂（měi）鈣質耐火材料中的活性CaO含（hán）量越高，吸附鋼水中夾雜物（wù）的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵（qīn）蝕性能：梁義兵等人采用靜（jìng）態（tài）坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的（de）AOD渣侵蝕和滲透能力比較強（qiáng）。燒（shāo）成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲（yún）石磚具（jù）有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三（sān）種磚的侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿（jiǎn）度（dù）渣（zhā）侵蝕性明顯好於不（bú）燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量（liàng）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抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和（hé）滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用（yòng）析出C3S，使材料表層（céng）致密化而有效（xiào）抑製熔渣的（de）滲透。低堿度熔（róng）渣具有（yǒu）較強的侵（qīn）蝕和滲透能力，主（zhǔ）要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

儋州鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵（qīn）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，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣碳磚的（de）性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含（hán）量越（yuè）高，抗剝落性能越（yuè）好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳（tàn）磚的（de）抗（kàng）侵蝕（shí）研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分（fèn）別（bié）對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進（jìn）行實驗。實驗結果表明（míng）：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（shēng）結構剝落，蝕損最（zuì）嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是因為在磚的界麵（miàn）上產生（shēng）了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重（chóng）。

孫惠（huì）章等人（rén）研究結果表明鎂白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；而且磚中的（de）CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合（hé）冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔（jié）淨鋼係指鋼中（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少，而且（qiě）尺寸很（hěn）小和形態得到控製，合金元素成分精準（zhǔn）並且分布（bù）均勻，使（shǐ）鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從（cóng）冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接（jiē）觸，一般耐火材（cái）料對鋼水或多或少總有些汙染，唯（wéi）有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜（zá）物，而且不汙染環境（jìng）。