徐（xú）平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角（jiǎo）度研（yán）究提高（gāo）鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或（huò）少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不（bú）汙染鋼（gāng）水，反而能淨化鋼水（shuǐ），並（bìng）且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外（wài）精煉裝置中應（yīng）用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材（cái）料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）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。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白（bái）雲（yún）石質耐火材料是指全部（bù）用煆燒或（huò）電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲（yún）石和（hé）鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）是用鎂石與白雲石合成的（de）耐火（huǒ）材料。MgO、CaO含（hán）量的變化影響（xiǎng）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（huà）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、脫磷的效果越好（hǎo），但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應（yīng）該根據爐外精煉等熱工設備（bèi）的不同部位使（shǐ）用條件，合理（lǐ）選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要（yào）求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜（zá）質及夾雜物以及脫（tuō）氣（qì）、調整化（huà）學成分和均（jun1）勻化等（děng）。鎂鈣（gài）質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼（gāng）水中的S、P等雜（zá）質反應，使其轉移（yí）到爐（lú）渣中（zhōng），具有（yǒu）除去雜質、淨化鋼水的（de）功能（néng）。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧（yǎng）鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊鋼等設（shè）備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯（chèn）壽命、降低耐火（huǒ）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在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質（zhì）材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高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（yīng）中，要使（shǐ）鋼水（shuǐ）S含量（liàng）低，熔渣必須是CaO含量（liàng）高的高堿度渣，並且鋼水中溶解（jiě）的（de）O含量（liàng）盡可能要低。要使O含量（liàng）低，就要選擇氧勢盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以（yǐ）氣態存（cún）在，在鋼水中的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很（hěn）小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）。溫度升高不利（lì）於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度（dù）高（gāo）的熔渣（zhā）有利（lì）脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材（cái）料同（tóng）樣（yàng）也（yě）有利脫P。

鎂鈣質耐火材（cái）料的熱震穩定性高（gāo）、抗渣滲透性好，特別是熔渣中（zhōng）SiO2滲（shèn）入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）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含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉（liàn）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，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂鈣質（zhì）耐火材料對鋼（gāng）水性（xìng）能的影響

耐火材料對鋼（gāng）中氧含量的影響：王龍（lóng）光等人認（rèn）為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱（rè）力學穩定性高，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（yǒu）效材料。

耐火材料對鋼（gāng）中S的影響：田琳等人（rén）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，脫S效（xiào）果更（gèng）好，脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象（xiàng）。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使（shǐ）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襯的再氧化能力，另一（yī）方麵可以避免強還原條件下鋼包渣（zhā）導致耐火材料的過度消耗。

耐（nài）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（jìn）一步提高CaO含量，鋼（gāng）中P含量僅有小幅（fú）度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明（míng），使用含C耐火材料，鋼（gāng）水顯著增C，當同一（yī）製品第（dì）二次（cì）使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對（duì）鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄（zhù）過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤（kǎo），能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材（cái）料對（duì）鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐（nài）火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼（gāng）水造成增N。更大的增N量在鋼包與（yǔ）中間包之間，保護套管（guǎn）非常重要，連（lián）鑄的增（zēng）N點就是長水口保護，此處增（zēng）N可（kě）達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對（duì）管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表（biǎo）明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼水（shuǐ）中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）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，可有效地去除鋼中Al2O3夾（jiá）雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被（bèi）吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保（bǎo）護層，或者從鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂（měi）鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼（gāng）水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣（gài）質耐火材料的抗侵蝕（shí）性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研（yán）究3種不（bú）鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣（zhā）性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石（shí）磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強（qiáng）。燒成白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。堿度（dù）較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比（bǐ）高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好（hǎo）於CaO含量低的鎂（měi）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能力，這是（shì）因為（wéi）渣與鎂鈣（gài）材料作用析（xī）出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿（jiǎn）度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基（jī）質的（de）強溶蝕並滲透作用。

濟南鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕（shí）的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要（yào）性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備（bèi）鎂鈣（gài）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（shí）取決於CaO及C的含量。CaO含量越（yuè）高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的（de）效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕（shí）和（hé）抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研究：崔淑（shū）賢（xián）等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初（chū）期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳（tàn）磚及（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）表明：初期（qī）渣（zhā）MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生（shēng）結構剝（bāo）落（luò），蝕（shí）損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較（jiào）輕，是因為在磚的界（jiè）麵上產生了C2S保（bǎo）護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而（ér）分別比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在高溫中及（jí）被渣中∑FeO溶解，所（suǒ）以（yǐ）比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章等（děng）人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震（zhèn）穩定性好，抗酸性熔渣能（néng）力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐襯。

白（bái）雲石（shí）質耐火材料（liào）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，非金屬夾雜（zá）物不僅數量（liàng）少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素（sù）成分精準並且分布均勻，使鋼材具有（yǒu）高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或多（duō）或少（shǎo）總（zǒng）有些汙（wū）染（rǎn），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雜物，而且不汙（wū）染環境。