徐（xú）平坤

以（yǐ）前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化作用，總是（shì）認為耐火（huǒ）材料或多或少（shǎo）地會對鋼水產生汙染。可是通過（guò）對白（bái）雲（yún）石質（鎂鈣質）耐火材料的（de）理論研究和（hé）實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不汙染（rǎn）鋼水（shuǐ），反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加（jiā）。

白雲石與（yǔ）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（wéi）w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包（bāo）括白雲石質耐火材（cái）料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣（gài）質（zhì）耐火材料。

其中，白雲石（shí）質耐火材料是指全（quán）部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或（huò）不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用（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（zhì）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（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因此，應該（gāi）根據爐外（wài）精煉等熱工設備的（de）不同部位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材（cái）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等夾雜物的含量（liàng）要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜（zá）質及夾雜物以及脫氣、調整化（huà）學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水（shuǐ）中（zhōng）的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜（zá）質、淨化鋼水的功能。由（yóu）於CaO的（de）氧勢很低，鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外（wài）精（jīng）煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼（gāng）、特殊鋼等設備（bèi）的（de）耐火材料。近年（nián）來，為了淨化鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降低耐火材料（liào）消耗，研究人員對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在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使MgO相對揮發性大大（dà）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（kōng）條件下（xià）使用比純（chún）MgO質耐火材（cái）料更合適。

鋼水（shuǐ）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（róng）解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢（shì）盡可能低的（de）耐火材料，Mg與Ca在高（gāo）溫下以氣（qì）態存（cún）在，在鋼水中的（de）溶解度很小（xiǎo），而CaO的（de）氧勢也很小（xiǎo），因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升（shēng）高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔（róng）渣有利（lì）脫P，因此，用CaO含（hán）量高的鎂鈣質耐火材料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透（tòu）性好（hǎo），特別是熔（róng）渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製（zhì）熔渣的滲透。

關於（yú）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（zhǎng）期烘烤（kǎo），充分排除其中的水分（fèn），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（xìng）能的（de）影響

耐火材（cái）料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中（zhōng）的CaO熱（rè）力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在（zài）鋼（gāng）水中的溶解度很小，被認為是防止鋼（gāng）水增（zēng）氧（yǎng）的有效材料。

耐火材料對（duì）鋼中S的影響：田琳（lín）等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚與（yǔ）鋼水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在（zài）1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧化能力，另一（yī）方麵可以避免強還（hái）原條件下鋼包渣導致耐火（huǒ）材料的過度消（xiāo）耗。

耐火材料對鋼（gāng）中P含量（liàng）的影響：匡加才研究（jiū）MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降（jiàng）低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一（yī）步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低（dī）。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使（shǐ）用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二（èr）次使用時，鋼水（shuǐ）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）以及其中的有機粘結（jié）劑會對鋼水中的H含量產生（shēng）顯著影響。連鑄過程中（zhōng），鋼包和中間包係統中使用保護（hù）套管（guǎn）保護主流時，有機粘結劑導（dǎo）致吸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：傳統耐火材料（liào）N含量很低，近年（nián）來氮化物在耐火材（cái）料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成（chéng）增N。更大的增N量在鋼包與中間包之間，保（bǎo）護套管（guǎn）非常（cháng）重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水口（kǒu）保護（hù），此（cǐ）處增N可達（15~30）×10-6。

耐（nài）火材料（liào）對鋼水中夾雜物的（de）影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗（yàn）表明：在（zài）反應30min的情況下，隻有（yǒu）鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物（wù）數量增（zēng）加。Al2O3、SiO2等夾雜物可（kě）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，熔（róng）點約為1400℃左右，可有效地去（qù）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（róng）點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵，形成保護層（céng），或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上（shàng）浮至保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物的（de）能力越（yuè）強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研（yán）究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣（zhā）性（xìng）。試驗結果（guǒ）得出，CaO含（hán）量高的（de）白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分（fèn）致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的（de）抗高堿度渣侵蝕性。堿度（dù）較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多（duō）。相對而言，燒成的（de）鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚（zhuān）。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的（de）侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密化而有效抑製熔渣的滲（shèn）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（jī）質（zhì）的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

河（hé）北（běi）鎂磚之鎂鈣碳（tàn）磚的性能（néng）及抗侵蝕的研（yán）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（měi）鈣磚的（de）特性外（wài），鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣碳（tàn）磚的性能同時取（qǔ）決於CaO及（jí）C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能（néng）越好，淨化鋼水的效果也越（yuè）好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初期渣、中期渣和終期渣分（fèn）別對鎂（měi）鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行（háng）實驗。實驗（yàn）結果表明：初期渣MgO—C磚（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為（wéi）MgO—C磚（zhuān）產生結構剝（bāo）落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較（jiào）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（wēn）中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）果表明鎂白雲石碳磚高溫（wēn）抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力（lì）強；而（ér）且磚中的（de）CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的電爐爐襯。

白雲石（shí）質耐火材（cái）料對潔淨（jìng）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，非金屬夾雜（zá）物不僅數量少，而且尺寸很小和形（xíng）態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼材具（jù）有高性能、高品（pǐn）質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火（huǒ）材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對（duì）鋼水或多或少總有些汙染，唯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（jiá）雜物，而且不汙染環境。