徐平坤
以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提高（gāo）鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐（nài）火材料對鋼水的淨化作（zuò）用，總是認（rèn）為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質材料不（bú）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（yòng）日（rì）益增加。
白雲石與鎂鈣質耐火材料的特（tè）征
白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，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（nài）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（cái）料、鎂鈣質耐火材料。
其（qí）中，白雲石質耐火材料是（shì）指全部用煆燒或電熔的（de）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（huǒ）材料是（shì）用鎂石（shí）與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣（gài）質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高（gāo），抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果（guǒ）越好，但抗水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此（cǐ），應該根據（jù）爐外（wài）精煉（liàn）等熱工設（shè）備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響（xiǎng）
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（děng）夾（jiá）雜物的含量要求嚴格（gé），需要爐外精煉除（chú）去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調（diào）整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移（yí）到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水（shuǐ）、延長爐襯壽命、降低耐火材（cái）料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究（jiū），取得了（le）很好的結果。
MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對（duì）MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩（mó）爾分數（shù））就可使MgO相對揮發性大大降（jiàng）低。因此，MgO質材料中加入（rù）一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空（kōng）條件（jiàn）下使用（yòng）比純MgO質（zhì）耐火材料更合適。
鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水S含量（liàng）低，熔渣必須是CaO含（hán）量高的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低（dī）。要使O含量低，就要選擇氧勢盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解（jiě）度很小，而CaO的氧勢也（yě）很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料。溫度升高不（bú）利於脫P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含（hán）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也有利脫P。
鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是（shì）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物C2S或（huò）C3S,形成（chéng）保護（hù）層，從而抑製熔渣的滲透。
關於H含（hán）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料的（de）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（zhōng）的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐火材料（liào）對鋼水性能（néng）的影響（xiǎng）
耐火材料對鋼中氧含量（liàng）的影響：王龍（lóng）光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高（gāo），具有很低的（de）氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧（yǎng）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，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時（shí），脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效（xiào）的脫S效果，使用白雲石質鋼（gāng）包內襯是很必要的，這樣（yàng）一方（fāng）麵可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯的再氧化能力，另一（yī）方麵可以避免強還（hái）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（biǎo）明：當澆（jiāo）注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含（hán）量大幅度降低，由原始的0.1%降低（dī）到（dào）0.01%，進一步提高（gāo）CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小（xiǎo）幅度降低。
耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使（shǐ）用時（shí），鋼（gāng）水僅發生輕（qīng）微增C。
耐火材料對鋼中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材料（liào）中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著（zhe）影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用（yòng）保護套（tào）管保（bǎo）護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間（jiān）包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸H量。
耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在耐火材料中應用（yòng）受到（dào）關注，如Sialon分解對鋼水造成增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（de）增N點就是（shì）長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。
耐火材料對（duì）鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣（gài）、鎂（měi）鋁、鎂鉻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（měi）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（gāng）水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火（huǒ）材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效（xiào）地去除鋼中（zhōng）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（hé）物被吸附鎂鈣質（zhì）耐火材料表麵，形成保（bǎo）護層，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（zài）鎂鈣（gài）質耐火材料中的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾（jiá）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（jìng）態（tài）坩堝法研究（jiū）3種不鏽（xiù）鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高（gāo）堿度的（de）AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比較強。燒成白雲石（shí）磚基質部分（fèn）致密程度（dù）高，較（jiào）不（bú）燒白雲石磚具有更好的抗高堿（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對（duì）而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明（míng）顯好於不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量（liàng）高的燒成鎂（měi）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（jù）有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕（shí）和滲透能力，這（zhè）是因為渣與鎂鈣材料作用析（xī）出C3S，使材（cái）料（liào）表層致密化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（zhì）的強溶蝕並（bìng）滲透作（zuò）用。
桂林鎂磚之鎂（měi）鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究
鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）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。鎂鈣碳磚的性能同時取決（jué）於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越（yuè）高（gāo），抗剝（bāo）落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。
鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣（zhā）、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚（zhuān）的侵蝕進行實驗。實驗（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，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了（le）C2S保護（hù）層；可是中（zhōng）期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反（fǎn）而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。
孫惠章等人研究結果表（biǎo）明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱震（zhèn）穩定（dìng）性好，抗酸性熔渣能力（lì）強；而且（qiě）磚中的CaO有利於（yú）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）含量非常少，非金屬（shǔ）夾雜物（wù）不僅數（shù）量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並（bìng）且分布（bù）均勻，使鋼材具有高性能（néng）、高品質（zhì）。在鋼水從冶煉到精煉的整個（gè）過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有（yǒu）些汙染，唯有（yǒu）白雲石（shí）質即鎂（měi）鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且（qiě）不汙染環（huán）境。
