徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純（chún）淨（jìng）度，沒（méi）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少地會對（duì）鋼水產生汙染。可是通（tōng）過對（duì）白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材（cái）料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料（liào）不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用（yòng）日（rì）益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲（yún）石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理（lǐ）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（kuò）白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其（qí）中，白雲石質（zhì）耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料（liào）的定型或不定形（xíng）耐火材料；鎂白雲石和鎂（měi）鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲（yún）石合成的（de）耐火材料。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（yuè）高（gāo），抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能（néng）力（lì）越強；CaO含量越高（gāo），抗高SiO2熔渣的能（néng）力（lì）越強（qiáng），高溫蠕變越大，抗剝（bāo）落性能和脫硫、脫磷的效果（guǒ）越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的（de）性能越差。因（yīn）此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同（tóng）部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石（shí）質耐火（huǒ）材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中（zhōng）的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等（děng）夾雜物的含量（liàng）要求嚴格，需（xū）要爐外精煉（liàn）除去鋼（gāng）中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學（xué）成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料中（zhōng）的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移（yí）到爐渣中，具有除去雜質（zhì）、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料（liào）也適合用於冶煉低氧（yǎng）鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼（gāng）、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（bái）雲石質耐火材料進行了（le）許多試驗（yàn）研（yán）究（jiū），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（de）揮發性是有影響的，含有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾分數）就可使（shǐ）MgO相對揮（huī）發性大大降低。因（yīn）此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更（gèng）合適。

鋼水中的脫S反應中，要（yào）使鋼水S含（hán）量低，熔渣必須是CaO含（hán）量高的高堿度渣，並且（qiě）鋼水中溶解的O含量盡可能要（yào）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（zài）高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該（gāi）選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含（hán）量高即堿度高（gāo）的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂（měi）鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好（hǎo），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（ér）抑製熔（róng）渣的滲透（tòu）。

關於H含（hán）量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分（fèn）析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就（jiù）不存在鋼水中氫（H）含量增高（gāo）問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水（shuǐ）性能的影響

耐火材料（liào）對鋼中氧含量的影響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱（rè）力學穩（wěn）定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有（yǒu）效材料（liào）。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗（yàn）研（yán）究鎂鈣磚與（yǔ）鋼水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣（gài）質（zhì）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70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包（bāo）獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡（jìn）可（kě）能降低鋼包（bāo）內襯的再氧化（huà）能力（lì），另一方麵可以避免強還原條件下（xià）鋼包渣導致耐（nài）火材料的過度（dù）消（xiāo）耗。

耐火材料對（duì）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（guǒ）表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含（hán）量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量（liàng），鋼中（zhōng）P含量僅有小幅度降低（dī）。

耐火材料對（duì）鋼水碳（tàn）含量的影響：實驗（yàn）表明，使用含C耐火材（cái）料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發（fā）生輕微增C。

耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐（nài）火材料中的水分以及（jí）其中的有（yǒu）機粘結劑會對鋼水中的H含量（liàng）產生（shēng）顯著影響。連鑄過程中（zhōng），鋼（gāng）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H。對（duì）鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火（huǒ）材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳（chuán）統耐火材料N含量很低（dī），近年來氮化物在（zài）耐火（huǒ）材（cái）料中應用受（shòu）到關注，如（rú）Sialon分解對鋼水造成（chéng）增N。更大（dà）的增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常（cháng）重要，連鑄的（de）增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐（nài）火材料對鋼水中夾雜物的影（yǐng）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（huà）的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻（zhī）有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水（shuǐ）中的夾雜物，其（qí）餘的堿性耐火材料均使（shǐ）鋼水夾雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣耐（nài）火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有（yǒu）效地去除鋼（gāng）中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸（xī）附鎂鈣（gài）質耐火材（cái）料表麵，形成（chéng）保護（hù）層，或者從（cóng）鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料（liào）表麵上剝落（luò）下來（lái）上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸附鋼水中（zhōng）夾雜物（wù）的能（néng）力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽（xiù）鋼冶煉用鎂鈣磚的（de）抗（kàng）渣性。試驗結果得出，CaO含量（liàng）高的白雲（yún）石磚（zhuān）抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比較強。燒成白雲石（shí）磚基質部分致密程度高，較不燒（shāo）白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高（gāo）堿度渣嚴重得多（duō）。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鎂鈣磚（zhuān），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（gài）質（zhì）材料具有良好的抵抗高堿度（dù）熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因（yīn）為渣（zhā）與鎂鈣材料（liào）作（zuò）用析出（chū）C3S，使材料表層致密化而有（yǒu）效抑製熔渣的（de）滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主（zhǔ）要是（shì）熔（róng）渣（zhā）對基（jī）質的強溶蝕並滲透（tòu）作用。

泉州鎂（měi）磚之鎂鈣（gài）碳磚的（de）性能及（jí）抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具備鎂鈣磚的特性外，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含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采（cǎi）用煉鋼轉（zhuǎn）爐的初期渣（zhā）、中期（qī）渣（zhā）和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高（gāo）7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產（chǎn）生結構剝（bāo）落，蝕（shí）損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界（jiè）麵上產生了C2S保護層；可是中（zhōng）期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章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；而且磚中的CaO有利於鋼水（shuǐ）的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐（lú）襯。

白雲石質耐火材料對（duì）潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔淨（jìng）鋼係指鋼中有（yǒu）害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非（fēi）金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，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（zhì）。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精（jīng）煉的整個過程中，耐火材料始（shǐ）終與（yǔ）鋼水（shuǐ）接觸（chù），一般耐火材料（liào）對鋼（gāng）水或多或少總有些汙染，唯有（yǒu）白雲石質即鎂鈣質（zhì）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。