徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究提高鋼的純淨度，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（zǒng）是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是（shì）通過對白雲石（shí）質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且（qiě）也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增（zēng）加。

白雲石（shí）與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後的理論組成為（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石質（zhì）耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或（huò）電熔的（de）白雲石做原料的定（dìng）型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂（měi）石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性（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（gāo），抗（kàng）高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗（kàng）剝落性能和（hé）脫硫、脫磷的效果越好，但抗水（shuǐ）化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外（wài）精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選（xuǎn）擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐（nài）火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨（jìng）鋼、特殊（shū）鋼等對（duì）鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜（zá）質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火材料中（zhōng）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（chú）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（jīng）煉冶（yě）煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近（jìn）年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽（shòu）命、降低耐火材料消耗，研究人（rén）員對白雲石（shí）質耐火材（cái）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（cái）料更合適。

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（liàng）高的高堿度渣，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（wēn）下以氣態（tài）存在，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應（yīng）該（gāi）選用鎂鈣質耐火材料（liào）。溫度升高（gāo）不利於（yú）脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有（yǒu）利脫P，因此，用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材料同樣也（yě）有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透（tòu）性好（hǎo），特別是（shì）熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火（huǒ）材料中的CaO反應生（shēng）成高熔點化合物C2S或C3S,形（xíng）成保護層，從（cóng）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（zhǔ）要來自熔渣（zhā）或精（jīng）煉設（shè）備內襯耐火材（cái）料的水分及有機添加物。熱力學分析認（rèn）為：要在1200℃下（xià）長期烘烤，充分排除其中的水分（fèn），就不（bú）存在鋼水中氫（qīng）（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材（cái）料對鋼水性能的影響

耐火材料對（duì）鋼中氧含量的影響：王（wáng）龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學（xué）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（shì）防止鋼水增氧的有效材料。

耐（nài）火材料對鋼中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，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達（dá）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（yǒu）效的脫S效果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可（kě）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（duì）鋼（gāng）中P含量的影響：匡（kuāng）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（dāng）澆注（zhù）料中w（CaO）為25%時，鋼中（zhōng）P含量（liàng）大幅度降低（dī），由原始的0.1%降低到0.01%，進（jìn）一步提高CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅有小幅度（dù）降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實（shí）驗表明，使（shǐ）用含C耐火（huǒ）材料（liào），鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品第（dì）二次使用時（shí），鋼（gāng）水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中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。連鑄過（guò）程中，鋼包和（hé）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。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水（shuǐ）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，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如（rú）Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在（zài）鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連（lián）鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研（yán）究了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨（jìng）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雜物，其餘的堿性耐（nài）火材料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可與（yǔ）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（róng）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)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵（miàn），形成保（bǎo）護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣（gài）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。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研（yán）究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力（lì）比較強。燒（shāo）成白雲石（shí）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（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較（jiào）低的VOD爐渣對三種磚的（de）侵蝕和滲透比高（gāo）堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，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（liàng）低（dī）的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗（kàng）高（gāo）堿度熔（róng）渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用（yòng）析出（chū）C3S，使材料表層致密化而有（yǒu）效抑製熔渣的滲透。低（dī）堿度熔（róng）渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

黔江鎂（měi）磚之鎂（měi）鈣碳（tàn）磚的性能及（jí）抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜。除具備（bèi）鎂鈣磚的特性（xìng）外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好（hǎo）的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣碳磚的（de）性能同時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含（hán）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（gāo），抗渣侵蝕（shí）和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣碳磚的抗（kàng）侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初期渣、中（zhōng）期渣（zhā）和（hé）終期渣分別對鎂（měi）鈣碳磚及（jí）鎂碳磚的侵蝕（shí）進（jìn）行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚（zhuān）蝕損率（lǜ）比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為（wéi）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磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及（jí）被渣中∑FeO溶解，所以（yǐ）比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章（zhāng）等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強（qiáng）；而且（qiě）磚中的（de）CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐（nài）火（huǒ）材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺（chǐ）寸（cùn）很小（xiǎo）和形態（tài）得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中（zhōng），耐火材料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多（duō）或少總有些汙染，唯有（yǒu）白雲石質即鎂（měi）鈣質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除（chú）去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。