徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨化作用，總（zǒng）是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染（rǎn）。可是通過對（duì）白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質（zhì）材料不（bú）但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應（yīng）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（tiān）然礦物（wù）原料，煆燒後的理論（lùn）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括白雲（yún）石質耐火材料（liào）、鎂白（bái）雲石質耐火材（cái）料、鎂鈣質耐火（huǒ）材料。

其中，白雲石質耐火材料是指（zhǐ）全部（bù）用煆燒（shāo）或電（diàn）熔的白（bái）雲石做原料的定型或不定形耐（nài）火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材（cái）料是用鎂石與白雲石合成的耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）化影響鎂鈣質製品的高溫使用（yòng）性（xìng）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（zhā）的能力越強（qiáng），高（gāo）溫蠕變越大，抗（kàng）剝落性能和脫（tuō）硫、脫磷的效果越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因（yīn）此，應該根據爐外（wài）精煉等熱（rè）工設（shè）備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質（zhì）耐（nài）火（huǒ）材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石（shí）質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需要（yào）爐（lú）外精煉除（chú）去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分（fèn）和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐（lú）渣中，具有除去雜質、淨（jìng）化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低（dī），鎂鈣質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低（dī）氧鋼，是爐外精煉冶煉（liàn）潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，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，取得了很好的（de）結果。

MgO在真空條件下容易揮（huī）發，而（ér）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（xìng）大大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在（zài）高溫真空（kōng）條件下使用比純MgO質（zhì）耐火材料更合適。

鋼水中的脫（tuō）S反應中，要（yào）使鋼水S含量低，熔（róng）渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼（gāng）水中（zhōng）溶解（jiě）的O含量盡可能（néng）要低。要使O含量低，就要（yào）選擇氧勢（shì）盡（jìn）可能低（dī）的（de）耐火材（cái）料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）的溶解度（dù）很小（xiǎo），而CaO的氧勢也很（hěn）小，因此，精煉設（shè）備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫（wēn）度升高不利於脫P，但鋼包中（zhōng）采（cǎi）用CaO含量高即堿度高的熔（róng）渣有利脫P，因此，用CaO含（hán）量（liàng）高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利（lì）脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好（hǎo），特別是熔渣中（zhōng）SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料（liào）中的CaO反應生成高熔（róng）點化合物C2S或C3S,形（xíng）成保（bǎo）護層（céng），從而抑製熔渣的滲透。

關於（yú）H含（hán）量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來（lái）自熔渣或精煉設備（bèi）內襯耐（nài）火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為（wéi）：要在1200℃下長期烘烤（kǎo），充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（qīng）（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）水性能的影（yǐng）響

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

耐火材料對鋼中S的影響：田（tián）琳（lín）等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚與鋼水（shuǐ）中S的反應，檢驗鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料的脫（tuō）S效果。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（lǜ）降低，出現“回S”現（xiàn）象。為了使鋼包獲得（dé）有效的脫S效果（guǒ），使用（yòng）白雲石質鋼包內襯（chèn）是很必要的，這樣一（yī）方麵可以盡（jìn）可能降低鋼包內襯的（de）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（zhōng）P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質（zhì）澆注料對鋼（gāng）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%，進一步提（tí）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，使用含C耐火材料，鋼水顯（xiǎn）著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微（wēi）增C。

耐火材料（liào）對鋼中H(氫)含量的（de）影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會（huì）對鋼水中的H含量（liàng）產（chǎn）生（shēng）顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中（zhōng）使用保護套管保護主（zhǔ）流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地（dì）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N含量很低，近（jìn）年來氮化物在（zài）耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造（zào）成（chéng）增N。更大（dà）的增N量在（zài）鋼包與中間包之間，保護套管非常重要（yào），連鑄的增N點就是長水口（kǒu）保護，此處增N可達（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（měi）鉻耐火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：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（jiá）雜物，其（qí）餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾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（fù）合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除（chú）鋼中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣（gài）)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣（gài）質耐火材料表麵（miàn），形成保護層（céng），或者從鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料表麵上（shàng）剝落下來上浮至保護渣層中；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強。

鎂鈣質耐火材（cái）料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義（yì）兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣磚的（de）抗渣性（xìng）。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石（shí）磚抗高（gāo）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致密程度高（gāo），較不燒白雲（yún）石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和（hé）滲透（tòu）比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒（shāo）成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於CaO含量（liàng）低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良（liáng）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（xī）出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透（tòu）。低堿度熔渣具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透能力，主要（yào）是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

茂名鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研（yán）究

鎂鈣碳磚主要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性（xìng）外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚（zhuān）具（jù）有更好的真空穩定性、抗（kàng）熱震性。鎂鈣（gài）碳磚（zhuān）的性能同（tóng）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（qīn）蝕和抗剝（bāo）落性能越強。

鎂鈣碳磚的（de）抗侵蝕研（yán）究：崔淑賢等（děng）人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的（de）侵蝕（shí）進行實驗。實驗結果表明（míng）：初（chū）期渣（zhā）MgO—C磚蝕（shí）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磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可（kě）是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而（ér）分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在高（gāo）溫中及被渣中∑FeO溶解（jiě），所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫（sūn）惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱（rè）震穩（wěn）定性好，抗酸性熔渣能力（lì）強（qiáng）；而（ér）且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合（hé）冶（yě）煉鋼的電爐（lú）爐襯。

白雲石質耐火材料對潔（jié）淨鋼的影（yǐng）響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非（fēi）金（jīn）屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到（dào）控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有（yǒu）高性能、高品質。在鋼（gāng）水從冶煉到精煉的（de）整個過程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐（nài）火材料對鋼（gāng）水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質（zhì）即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。