徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒（méi）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（tōng）過對（duì）白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材（cái）料不但不汙染鋼水，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（jīng）煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

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（wéi）1.93。鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）主（zhǔ）要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質（zhì）耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其（qí）中，白雲石質耐火材料（liào）是指全部用煆燒或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（měi）鈣（gài）質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料（liào）。MgO、CaO含量的（de）變化影響鎂鈣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，抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好（hǎo），但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因（yīn）此，應該（gāi）根（gēn）據爐外精煉等熱工設備的不同（tóng）部位使用（yòng）條件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等（děng）夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需（xū）要（yào）爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和（hé）均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼（gāng）水中的S、P等雜質反應，使其轉移（yí）到爐渣中，具（jù）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（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設備的耐火材料。近年（nián）來，為了淨化鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降低耐（nài）火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料（liào）進行（háng）了許多（duō）試驗研究，取（qǔ）得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發（fā），而CaO對（duì）MgO的揮發（fā）性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成（chéng）MgO—CaO質（zhì）耐火材料（liào），在高（gāo）溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔（róng）渣必須是CaO含量高的高（gāo）堿度渣，並且（qiě）鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量（liàng）低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的（de）溶解度很小（xiǎo），而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不（bú）利於脫P，但鋼包中采用CaO含（hán）量高即堿度高的（de）熔渣（zhā）有利脫P，因（yīn）此（cǐ），用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐（nài）火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透（tòu）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（wèn）題，采用（yòng）真空精煉，其（qí）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（xué）分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存（cún）在鋼水中氫（H）含（hán）量增高問題。

鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料對（duì）鋼水性能的影響（xiǎng）

耐火材料對鋼中氧含量的影（yǐng）響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料（liào）中的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很（hěn）低的氧平（píng）衡（héng）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（huǒ）材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中S的反應（yīng），檢驗（yàn）鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材料的脫（tuō）S效（xiào）果。結果表明：在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（jiàng）低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這（zhè）樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的（de）再氧化能力（lì），另一方麵可以避（bì）免強還原條件下鋼（gāng）包渣（zhā）導致耐火材料的過度消耗。

耐（nài）火材料對鋼（gāng）中P含量的影響：匡加（jiā）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（liào）中w（CaO）為25%時，鋼中P含量（liàng）大幅度降（jiàng）低（dī），由（yóu）原始的0.1%降低到（dào）0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實驗表明，使（shǐ）用含（hán）C耐火材料（liào），鋼（gāng）水顯著增C，當同一製品第二次（cì）使（shǐ）用（yòng）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（huǒ）材（cái）料中（zhōng）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，有機粘結劑導致吸（xī）H。對鋼包、中間包烘烤，能有效（xiào）地降低鋼水的吸H量（liàng）。

耐火材料對（duì）鋼中N(氮)含量（liàng）的（de）影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受（shòu）到關注，如Sialon分解對鋼水造成（chéng）增N。更大的（de）增N量在（zài）鋼包與中間包之間，保護套管非（fēi）常重要，連鑄的增N點（diǎn）就是長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜物的影（yǐng）響：田琳（lín）等（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表（biǎo）明（míng）：在反應30min的情況下，隻（zhī）有鎂鈣質耐火材（cái）料能去除鋼（gāng）水中的夾雜物，其（qí）餘的堿（jiǎn）性耐火材料均（jun1）使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可（kě）與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可（kě）有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質（zhì）耐火材料表麵，形成保護層（céng），或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保（bǎo）護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越（yuè）強。

鎂鈣質耐（nài）火材料的抗侵蝕性（xìng）能：梁義兵等人采用（yòng）靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗高堿度（dù）的AOD渣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（jiào）不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕性。堿度較（jiào）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（xiàng）對而言（yán），燒成（chéng）的（de）鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕性明顯好於不燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂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（cái）料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出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的侵蝕和滲透能力，主要（yào）是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

呼（hū）倫貝爾鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成（chéng）鎂鈣（gài）磚種類複雜（zá）。除具（jù）備（bèi）鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳（tàn）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（yuè）高，抗剝落性能越好，淨化（huà）鋼水的效果也越（yuè）好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝（bāo）落性能越強。

鎂（měi）鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣（zhā）、中期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕（shí）進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕（shí）較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保護（hù）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%，因為其在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章等人（rén）研（yán）究（jiū）結果表明鎂白雲石（shí）碳磚高溫抗（kàng）氧化性（xìng）和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中（zhōng）的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的（de）電（diàn）爐（lú）爐襯。

白雲石質耐火材料對潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中（zhōng）有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物（wù）不僅數（shù）量少，而且尺寸很小（xiǎo）和形（xíng）態（tài）得（dé）到控製，合（hé）金元素（sù）成分精（jīng）準並且分布均（jun1）勻，使鋼材具（jù）有（yǒu）高性能、高品質（zhì）。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐（nài）火材料（liào）始終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐火（huǒ）材料對鋼水或多或少總有些汙染（rǎn），唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能（néng）淨化鋼（gāng）水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。