徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工（gōng）藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認為耐火材（cái）料或多或（huò）少地會對鋼水產生汙染。可是通過對（duì）白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得（dé）出鎂鈣質材料不但不汙染鋼（gāng）水，反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐（lú）外精煉（liàn）裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質（zhì）耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理（lǐ）論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐（nài）火材料主（zhǔ）要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其中，白雲石質耐火材料是（shì）指全部用煆燒或（huò）電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）火材料是用（yòng）鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性（xìng）能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高（gāo），抗高SiO2熔渣的能（néng）力越（yuè）強，高溫蠕變越大，抗剝落性（xìng）能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗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（bái）雲石質耐火材料對淨化鋼水作用（yòng）的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對（duì）鋼中的雜質（zhì）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（wù）以及（jí）脫氣、調整化學（xué）成分和（hé）均勻化等。鎂鈣質（zhì）耐火材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜（zá）質反應，使（shǐ）其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化（huà）鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也（yě）適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純（chún）淨鋼（gāng）、特殊鋼等設（shè）備的耐（nài）火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低（dī）耐（nài）火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試（shì）驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而（ér）CaO對（duì）MgO的（de）揮發性是（shì）有影響的，含（hán）有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可使MgO相（xiàng）對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量（liàng）高的（de）高堿度渣，並（bìng）且鋼水中溶解的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材料，Mg與（yǔ）Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的（de）氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升（shēng）高不利於（yú）脫P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）也有（yǒu）利脫P。

鎂鈣（gài）質耐火材料的熱震穩定性高（gāo）、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合（hé）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主要來自（zì）熔渣或精煉設備內襯耐火（huǒ）材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，充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含（hán）量（liàng）的（de）影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火（huǒ）材料中的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，被認為是防止（zhǐ）鋼水增氧的有效材料。

耐火材（cái）料（liào）對鋼中S的影響：田琳等人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗（yàn）鎂鈣質耐（nài）火材料的脫S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼（gāng）包內襯是（shì）很必要（yào）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（gāng）中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含（hán）量的影響（xiǎng）。實驗結果表（biǎo）明：當澆注料中w（CaO）為25%時（shí），鋼（gāng）中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降（jiàng）低到0.01%，進（jìn）一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐（nài）火（huǒ）材料對鋼水碳含量的（de）影響：實驗表明，使（shǐ）用含C耐（nài）火材料，鋼水顯著增C，當同一製品（pǐn）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：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼（gāng）水中的H含量產生顯著影響（xiǎng）。連鑄過程（chéng）中，鋼包和中間包係統中（zhōng）使用保護套管保護主流時，有（yǒu）機粘結（jié）劑導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能（néng）有效（xiào）地降低鋼水的吸H量。

耐火（huǒ）材料對鋼中N(氮)含量（liàng）的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在（zài）耐火材料（liào）中（zhōng）應用受到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水造成增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，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中（zhōng）夾（jiá）雜物的影（yǐng）響：田（tián）琳等人研究（jiū）了鎂（měi）鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表（biǎo）明：在反（fǎn）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（nài）火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣耐火（huǒ）材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物（wù），熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂（měi）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（zhì）保護渣層中（zhōng）；在鎂鈣質耐（nài）火材料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸附鋼水中夾雜物的能（néng）力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態（tài）坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣磚的（de）抗渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高的白（bái）雲石磚抗高堿（jiǎn）度（dù）的AOD渣（zhā）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，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較（jiào）低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的（de）鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能（néng）力好（hǎo）於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好的抵抗（kàng）高堿度熔渣的（de）侵蝕和滲透能（néng）力，這（zhè）是因為渣與（yǔ）鎂鈣材料（liào）作用析出C3S，使材料（liào）表層致密化而有效抑製熔（róng）渣的滲透。低堿度（dù）熔渣具有較（jiào）強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

甘南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（bèi）鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂碳磚具有（yǒu）更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的（de）性（xìng）能同（tóng）時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性（xìng）能越好，淨化鋼（gāng）水的效果也越（yuè）好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗（kàng）剝（bāo）落性（xìng）能越強。

鎂（měi）鈣（gài）碳（tàn）磚的抗侵蝕研（yán）究：崔淑賢等人（rén）采用（yòng）煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期（qī）渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結（jié）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（shēng）結構剝落，蝕損最嚴（yán）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（kě）是（shì）中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而（ér）分別（bié）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（chóng）。

孫（sūn）惠章等人（rén）研究（jiū）結果表（biǎo）明鎂（měi）白雲（yún）石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好（hǎo），抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非（fēi）金屬夾雜物不（bú）僅數量少，而且尺寸很（hěn）小和形態得（dé）到控製，合金元素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸（chù），一般耐（nài）火材料對（duì）鋼水或（huò）多或少總有些汙染，唯有白（bái）雲（yún）石質即鎂鈣質耐（nài）火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環（huán）境。