徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究（jiū）提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直（zhí）接接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對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能（néng）淨化鋼水，並且也不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（shí）（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（měi）鈣質耐火材料（liào）主要包括白雲石質耐（nài）火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原（yuán）料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和（hé）鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白雲石合成的（de）耐火材料。MgO、CaO含量（liàng）的變化影響鎂鈣質製品的高溫使（shǐ）用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化（huà）能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的（de）能力越強，高（gāo）溫蠕變越大（dà），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（néng）越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不（bú）同部位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨（jìng）化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的（de）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以及（jí）脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）中的遊離CaO，易（yì）與鋼（gāng）水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐（nài）火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨（jìng）化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火（huǒ）材料消耗，研（yán）究（jiū）人員對白雲石質耐（nài）火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結（jié）果。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對MgO的（de）揮發性是有影響的，含有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）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（zhēn）空條件下使用（yòng）比純（chún）MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應（yīng）中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是（shì）CaO含量高的高（gāo）堿度渣，並（bìng）且鋼水中溶解的O含量盡可能要低（dī）。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低（dī）的耐火材料，Mg與（yǔ）Ca在（zài）高溫（wēn）下以氣態存在，在鋼水中的（de）溶解度很小，而（ér）CaO的氧勢（shì）也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫（wēn）度升（shēng）高不利於脫P，但（dàn）鋼（gāng）包中采用（yòng）CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此（cǐ），用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同（tóng）樣也有利（lì）脫P。

鎂鈣（gài）質耐火材料的熱震穩定性高、抗（kàng）渣滲透性好，特別是熔（róng）渣中（zhōng）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（shèn）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，充分排除其中的水分，就不存在（zài）鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對（duì）鋼（gāng）水性能的影（yǐng）響

耐火材料對鋼（gāng）中氧（yǎng）含（hán）量（liàng）的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力（lì）學穩定性高，具有很（hěn）低的（de）氧平（píng）衡分壓（yā），在鋼水中的溶解度很小（xiǎo），被（bèi）認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對（duì）鋼中S的（de）影響：田（tián）琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢驗（yàn）鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率（lǜ）達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲（huò）得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡（jìn）可能降低鋼包內襯的再（zài）氧化能力，另一方麵可以避免強還原（yuán）條件下鋼包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（duì）鋼中P含（hán）量的（de）影響。實驗結果（guǒ）表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表（biǎo）明，使用含C耐火材料（liào），鋼水顯著增C，當（dāng）同一製（zhì）品第二次使用時（shí），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（fèn）以（yǐ）及其中的（de）有機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用保護套管保護主流時，有機粘結（jié）劑（jì）導致吸（xī）H。對鋼（gāng）包（bāo）、中間包烘烤，能有（yǒu）效地降（jiàng）低（dī）鋼水的吸H量。

耐（nài）火材料（liào）對（duì）鋼（gāng）中N(氮)含量的影響：傳（chuán）統（tǒng）耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材（cái）料中（zhōng）應用受到關注，如（rú）Sialon分解對鋼水造（zào）成（chéng）增N。更（gèng）大（dà）的增N量在鋼包與中（zhōng）間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護（hù），此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜（zá）物的影響：田（tián）琳等人（rén）研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼（gāng）水潔淨化（huà）的影響，實驗表明：在反應（yīng）30min的情（qíng）況（kuàng）下，隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材料均使鋼水夾雜物數（shù）量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物（wù）可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化（huà）合（hé）物（wù），熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三（sān）鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層（céng），或者從鎂鈣質耐火材料（liào）表麵（miàn）上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣（gài）質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附（fù）鋼（gāng）水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕（shí）性能：梁義兵等人采用靜（jìng）態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得（dé）出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力（lì）比較強。燒成白（bái）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（jiǎn）度較低的（de）VOD爐（lú）渣對（duì）三種磚的侵蝕和滲（shèn）透比高堿度（dù）渣嚴重得多（duō）。相對而言，燒成（chéng）的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能（néng）力好於（yú）CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透（tòu）能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致（zhì）密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵（qīn）蝕和（hé）滲透（tòu）能（néng）力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作（zuò）用。

貴陽鎂磚之鎂鈣碳磚（zhuān）的性能及抗侵蝕的（de）研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜。除具備鎂鈣磚的特（tè）性外，鎂鈣（gài）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於CaO及C的含量（liàng）。CaO含（hán）量越高（gāo），抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的（de）效果也越好；C含量越高，抗渣侵（qīn）蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研（yán）究：崔淑賢（xián）等人（rén）采用煉鋼（gāng）轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別（bié）對鎂（měi）鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率（lǜ）比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為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（yīn）為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和（hé）終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損（sǔn）率（lǜ）反而分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶（róng）解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴（yán）重。

孫惠章等人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（hǎo），抗酸性熔渣能（néng）力（lì）強；而且磚中的CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的電爐爐（lú）襯。

白雲（yún）石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係（xì）指鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少（shǎo），非金屬夾（jiá）雜物不僅數量少，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、高品質。在鋼水從冶煉（liàn）到精（jīng）煉的整個（gè）過程中，耐火（huǒ）材料始終（zhōng）與鋼（gāng）水接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石（shí）質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除（chú）去鋼中的非金屬夾雜物，而（ér）且（qiě）不汙染環境。