徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的（de）角度研（yán）究提高（gāo）鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的（de）耐火（huǒ）材料對鋼水（shuǐ）的淨（jìng）化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼（gāng）水產生汙染。可是通過對白雲（yún）石質（zhì）（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（gāng）包等爐（lú）外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料（liào）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。鎂鈣質耐火材（cái）料主要包括白雲石（shí）質耐火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其（qí）中（zhōng），白雲（yún）石質（zhì）耐火材料是指全（quán）部用煆燒或電熔的白雲石做（zuò）原料的（de）定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣（gài）質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火（huǒ）材料。MgO、CaO含量的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熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗（kàng）剝落性能和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的性能越差。因此，應該根（gēn）據爐外精煉等熱工設備的不同部（bù）位使用條件，合理（lǐ）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（gāng）、特殊（shū）鋼等對鋼（gāng）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（qiú）嚴格，需要爐外精煉除去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（zhì）耐火材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應（yīng），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（shì）很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是（shì）爐外（wài）精煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設備的耐火材料。近年來（lái），為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進（jìn）行了許多試驗研究，取得了（le）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（hán）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（yī）定（dìng）量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中（zhōng）的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣（zhā）必須是CaO含（hán）量高的高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的（de）耐火材（cái）料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度（dù）很（hěn）小（xiǎo），而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉設備應（yīng）該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不（bú）利於脫P，但（dàn）鋼包中采（cǎi）用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用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（de）熱震穩定性高、抗渣滲透性好，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（zhā）的滲（shèn）透（tòu）。

關於H含（hán）量的問題，采用（yòng）真（zhēn）空精煉（liàn），其H主要來自熔渣或（huò）精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添（tiān）加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期（qī）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（měi）鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火（huǒ）材料對鋼中氧含量的影響：王龍（lóng）光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有（yǒu）很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度（dù）很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料（liào）。

耐火材料對（duì）鋼（gāng）中S的（de）影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的（de）脫S效果。結果表明：在1600℃下（xià），反（fǎn）應45min時，脫S效果（guǒ）更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼（gāng）包獲得有效的脫（tuō）S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必（bì）要的，這樣一方麵可以（yǐ）盡可能降低鋼包內襯的再（zài）氧化能力，另一方麵（miàn）可以避（bì）免強還原條件下（xià）鋼包渣（zhā）導致耐火（huǒ）材料的過度消耗。

耐火材料（liào）對鋼中P含量的影響：匡（kuāng）加才研（yán）究MgO—CaO質澆（jiāo）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（dào）0.01%，進一步提高CaO含量（liàng），鋼（gāng）中P含量（liàng）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，使用含C耐火（huǒ）材料，鋼水顯著增（zēng）C，當同一製品第二（èr）次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對（duì）鋼中（zhōng）H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分（fèn）以及其中的有機（jī）粘結劑會對鋼水中的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（shǐ）用保護套管保護主流時，有機粘結劑導（dǎo）致吸H。對（duì）鋼包、中間包烘烤，能有效地降低（dī）鋼水的吸H量（liàng）。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在耐火材料中應用受（shòu）到關注，如Sialon分解（jiě）對鋼水造成增N。更大的增（zēng）N量在鋼包與中間（jiān）包之間（jiān），保護套管非（fēi）常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對（duì）鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗（yàn）表（biǎo）明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火（huǒ）材料均使（shǐ）鋼水（shuǐ）夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化（huà）合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高（gāo）熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或（huò）者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至（zhì）保（bǎo）護渣層中（zhōng）；在（zài）鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜（zá）物的（de）能力（lì）越強。

鎂鈣質耐（nài）火材料的抗侵蝕性能：梁義兵（bīng）等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高的（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（zhuān）基質部分致密程（chéng）度高，較（jiào）不（bú）燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的（de）侵蝕和滲透比高堿度（dù）渣（zhā）嚴重得（dé）多。相對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的（de）燒成鎂（měi）鈣（gài）磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣（gài）磚（zhuān）。鎂鈣質材料具有良好的（de）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（dī）堿度（dù）熔渣具有較強（qiáng）的侵（qīn）蝕和滲（shèn）透（tòu）能力，主（zhǔ）要（yào）是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

漯河鎂（měi）磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能（néng）及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳（tàn）磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚（zhuān）種類複雜（zá）。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚（zhuān）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含量越高，抗剝落性能越好（hǎo），淨化鋼（gāng）水的效（xiào）果也（yě）越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的（de）抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗（yàn）。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率（lǜ）比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕，是因為在（zài）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（zhuān）高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵（qīn）蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）果（guǒ）表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫抗（kàng）氧化性和熱震穩定性好，抗（kàng）酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼（gāng）中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物（wù）不僅數（shù）量少，而且尺寸很小和形態得（dé）到控（kòng）製，合金元素成分精準並且分布均（jun1）勻（yún），使鋼材具有高（gāo）性能、高（gāo）品質。在鋼水從冶煉到精煉（liàn）的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或（huò）少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的（de）非金屬夾雜物，而且不汙染環境。