徐平坤
以前，從煉鋼工藝的角度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化作用，總是認為（wéi）耐火（huǒ）材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是（shì）通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實（shí）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（zhuāng）置中應用日益增加。
白雲石與鎂鈣質耐（nài）火材料的特征
白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的（de）理論組成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為（wéi）1.93。鎂鈣質耐（nài）火材料主要包括白雲石質（zhì）耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐（nài）火材料、鎂鈣質耐火材料。
其中，白雲（yún）石質（zhì）耐火（huǒ）材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石（shí）做（zuò）原料（liào）的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是（shì）用鎂石與白（bái）雲（yún）石合成的耐火材料。MgO、CaO含量（liàng）的（de）變化（huà）影響鎂鈣質製品的高溫（wēn）使用（yòng）性能（néng），MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水化能力越強（qiáng）；CaO含量（liàng）越高，抗（kàng）高SiO2熔渣的能力（lì）越強，高（gāo）溫蠕變越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫、脫磷的效果越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的不同（tóng）部位使用條件，合理選擇鎂鈣質（zhì）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（gāng）、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含（hán）量要求（qiú）嚴格，需要爐（lú）外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及（jí）脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材（cái）料中（zhōng）的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的（de）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（shuǐ）的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適合用於冶（yě）煉低氧鋼，是爐外（wài）精（jīng）煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨鋼（gāng）、特殊鋼等設備的耐火材料（liào）。近年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐（lú）襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員（yuán）對（duì）白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。
MgO在真空條件下（xià）容易揮（huī）發，而CaO對MgO的揮發性（xìng）是有影（yǐng）響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可使MgO相對揮發性大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中加（jiā）入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐（nài）火材料，在高溫真空條件下使（shǐ）用比純（chún）MgO質耐火材料更合適。
鋼水中（zhōng）的脫（tuō）S反應中，要使鋼水S含（hán）量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並（bìng）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（shì）盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小（xiǎo），因此，精（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高（gāo）不利於脫（tuō）P，但鋼（gāng）包中采用CaO含量高即堿（jiǎn）度高（gāo）的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。
鎂鈣質耐火材（cái）料的熱震（zhèn）穩定性高（gāo）、抗渣滲透（tòu）性好，特別是熔渣中SiO2滲入會（huì）與MgO-CaO耐火材料中（zhōng）的CaO反應生成高熔點化合物（wù）C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透（tòu）。
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（chèn）耐火材料的水分及（jí）有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中（zhōng）氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐（nài）火材料對鋼水性能的影響
耐火材料對鋼（gāng）中（zhōng）氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火（huǒ）材料中的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很低的氧平衡（héng）分壓（yā），在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水（shuǐ）增氧的有效材料。
耐火材料對鋼中S的（de）影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應（yīng），檢驗鎂（měi）鈣質耐火材（cái）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%；超過45min，脫S率降（jiàng）低（dī），出現（xiàn）“回S”現（xiàn）象（xiàng）。為了使鋼（gāng）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，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方（fāng）麵（miàn）可以避免強還原條件下鋼包渣導致（zhì）耐火材料（liào）的過度（dù）消耗。
耐（nài）火材料對鋼中P含量的影響：匡加（jiā）才研究MgO—CaO質（zhì）澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果（guǒ）表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅（fú）度降低，由原始（shǐ）的0.1%降（jiàng）低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度（dù）降（jiàng）低。
耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）水碳含量的影響：實驗（yàn）表明，使用含C耐火（huǒ）材料（liào），鋼水顯著增（zēng）C，當同一製品第二次使用（yòng）時，鋼水僅發生（shēng）輕微增C。
耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中（zhōng）的有機粘結劑會（huì）對（duì）鋼水中的H含（hán）量產生顯著影響。連鑄過（guò）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（zhì）吸H。對鋼包、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（chuán）統耐火（huǒ）材料N含（hán）量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受（shòu）到關注，如（rú）Sialon分解對（duì）鋼水造成增N。更（gèng）大的（de）增N量（liàng）在鋼包（bāo）與中間包之間，保護套管非（fēi）常重要，連鑄的增N點就是（shì）長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。
耐（nài）火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人（rén）研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼（gāng）鋼（gāng）水潔（jié）淨化的影響，實（shí）驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料能去除鋼（gāng）水中的夾雜物，其餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約為（wéi）1400℃左右，可有（yǒu）效地去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽（guī）酸三鈣)高熔（róng）點化合物被吸（xī）附鎂鈣質耐火材料表麵，形成（chéng）保護（hù）層（céng），或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來（lái）上浮至保護渣層中；在鎂鈣（gài）質耐火材料中的活性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（bīng）等人采用靜態（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（kàng）高堿度（dù）的AOD渣侵蝕（shí）和滲透能力比較強（qiáng）。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具（jù）有更好（hǎo）的（de）抗高堿（jiǎn）度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種磚的侵蝕和（hé）滲透比高堿度（dù）渣（zhā）嚴重得多。相對而言，燒成的鎂（měi）鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明（míng）顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚（zhuān）抵（dǐ）抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有（yǒu）良好的（de）抵抗（kàng）高堿（jiǎn）度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材（cái）料（liào）作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣（zhā）的（de）滲透（tòu）。低堿度（dù）熔渣具（jù）有較強的侵蝕和滲（shèn）透能力，主（zhǔ）要是熔渣對基（jī）質的強溶蝕並滲透作（zuò）用。
墊江鎂磚之鎂鈣碳磚（zhuān）的性能及抗侵蝕的研（yán）究（jiū）
鎂鈣（gài）碳磚主要（yào）性（xìng）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（měi）鈣碳磚比鎂碳磚具有更好（hǎo）的真空穩定性、抗（kàng）熱震性。鎂鈣碳（tàn）磚的性能（néng）同時取決於CaO及C的含量（liàng）。CaO含量越高，抗（kàng）剝落性能越（yuè）好，淨化鋼水（shuǐ）的效果也越好；C含（hán）量越（yuè）高，抗渣侵蝕（shí）和抗（kàng）剝落性能越強。
鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初期渣、中期渣和終期渣分（fèn）別對（duì）鎂鈣碳（tàn）磚及鎂（měi）碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）表明（míng）：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為（wéi）MgO—C磚產生結構剝落，蝕（shí）損最嚴重；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MgO—C磚侵蝕嚴重。
孫惠（huì）章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗（kàng）氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。
白雲（yún）石質耐火材料對潔淨鋼的影響
潔淨鋼係指鋼中有害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺（chǐ）寸很小（xiǎo）和形（xíng）態得（dé）到控製，合金元素成分精準（zhǔn）並且分布均勻，使鋼材具有高性能（néng）、高品質。在（zài）鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終（zhōng）與（yǔ）鋼水接觸，一般（bān）耐火材料對（duì）鋼水或（huò）多或少總有些汙（wū）染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。
