徐（xú）平坤

以前，從（cóng）煉鋼工藝的角度研究（jiū）提（tí）高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用（yòng），總（zǒng）是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染（rǎn）。可是通（tōng）過對白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐（nài）火（huǒ）材料的（de）理（lǐ）論研究和實（shí）際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙（wū）染鋼水（shuǐ），反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石（shí）與鎂鈣質（zhì）耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆燒（shāo）後（hòu）的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白（bái）雲（yún）石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲（yún）石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用（yòng）鎂石與白雲石合成的耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫（wēn）使用性能，MgO含量越高，抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越（yuè）強，高溫蠕變越大，抗剝落性能（néng）和脫硫（liú）、脫（tuō）磷的效果越好，但抗（kàng）水化和（hé）抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性（xìng）能（néng）越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工（gōng）設備的不同部位使用條件，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化鋼（gāng）水（shuǐ）作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等（děng）對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及脫氣（qì）、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質（zhì）、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，是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料（liào）。近年來，為了淨化鋼水、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，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發（fā），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相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一（yī）定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高（gāo）溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適（shì）。

鋼水中（zhōng）的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的（de）高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低（dī）。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存（cún）在，在鋼水中的溶解度（dù）很小，而CaO的氧勢也（yě）很（hěn）小，因此（cǐ），精煉設（shè）備應該選用鎂鈣質（zhì）耐火材料。溫度升高不利（lì）於脫P，但鋼包中采用CaO含（hán）量高即（jí）堿度高的熔渣有（yǒu）利脫P，因此，用（yòng）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，特別是熔渣中SiO2滲入（rù）會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化（huà）合物C2S或C3S,形成保（bǎo）護層，從而抑製熔渣（zhā）的滲透。

關於H含量的（de）問題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精煉設（shè）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（xià）長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼（gāng）水性能的影（yǐng）響

耐（nài）火材料對鋼中（zhōng）氧含量的（de）影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力（lì）學（xué）穩定（dìng）性（xìng）高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材（cái）料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的影響：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（xià），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（xiào）的脫S效果，使用白雲石質（zhì）鋼包內（nèi）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，另一方麵可以避免強還原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（de）影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料（liào）對（duì）鋼中P含（hán）量的影響（xiǎng）。實驗（yàn）結果表明：當澆注料（liào）中w（CaO）為（wéi）25%時，鋼中（zhōng）P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量（liàng），鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火（huǒ）材料對（duì）鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材（cái）料（liào），鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量（liàng）的影響：耐火材料中的（de）水分以及其中（zhōng）的有機粘結劑會對鋼水中的（de）H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中（zhōng）間包烘烤，能有（yǒu）效地降（jiàng）低鋼水的（de）吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影（yǐng）響（xiǎng）：傳統耐火（huǒ）材（cái）料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與（yǔ）中間包之間，保護（hù）套管非常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水口保護，此（cǐ）處增N可達（15~30）×10-6。

耐（nài）火材料對鋼水中夾雜物的影響（xiǎng）：田琳等人研究（jiū）了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼水潔淨（jìng）化的影響，實驗表明：在（zài）反（fǎn）應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中（zhōng）的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼（gāng）水（shuǐ）夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾（jiá）雜物可與鎂鈣耐火材料中的（de）CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地（dì）去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二（èr）鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含（hán）量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽（xiù）鋼冶煉用（yòng）鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試驗結果得出（chū），CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕（shí）和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高（gāo），較不（bú）燒白雲石磚具有更好的抗高（gāo）堿度渣侵蝕（shí）性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成（chéng）的（de）鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣（zhā）侵（qīn）蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚（zhuān），CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質（zhì）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（yīn）為渣與鎂（měi）鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透（tòu）能力，主（zhǔ）要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用（yòng）。

湖北（běi）鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂（měi）鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真（zhēn）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。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕（shí）研究：崔（cuī）淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和（hé）終期渣分別對鎂（měi）鈣（gài）碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實（shí）驗。實驗結果表明：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（de）侵蝕較輕，是因（yīn）為在磚的界麵上產生（shēng）了C2S保護層（céng）；可是中期渣和（hé）終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中（zhōng）∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重（chóng）。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石（shí）碳（tàn）磚高溫抗氧化性和熱震穩（wěn）定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的（de）電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對（duì）潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾（jiá）雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控（kòng）製，合金元素（sù）成分精準並且分布均勻，使鋼材具有（yǒu）高（gāo）性能、高品質。在鋼水從冶（yě）煉到精煉的整個過程（chéng）中，耐火（huǒ）材料（liào）始終與鋼水接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或（huò）多或少總（zǒng）有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質（zhì）耐火材料能淨化鋼水，除（chú）去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。