徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角（jiǎo）度研究提高鋼的（de）純淨度（dù），沒有（yǒu）考慮與鋼（gāng）水直接接（jiē）觸的耐（nài）火材料對鋼水的淨化作（zuò）用，總是認為耐火材料或多（duō）或少地（dì）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（yán）究（jiū）和（hé）實（shí）際試（shì）驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能（néng）淨（jìng）化（huà）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用日益增加。

白雲石與（yǔ）鎂鈣質耐火材料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原（yuán）料，煆燒後（hòu）的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂（měi）鈣質耐火材料主要包（bāo）括白雲石質耐火材（cái）料、鎂白（bái）雲石（shí）質耐火材料、鎂鈣（gài）質耐火材料。

其中，白雲（yún）石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂（měi）白（bái）雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲（yún）石合成的耐（nài）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（gāo），抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大（dà），抗剝落性（xìng）能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗（kàng）水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等（děng）熱工設備（bèi）的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣（gài）質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼（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嚴格，需要爐外精煉（liàn）除去鋼（gāng）中雜質及夾（jiá）雜物以及脫氣、調整化學成分和均（jun1）勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、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（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶（yě）煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料（liào）。近年來，為了淨化鋼水（shuǐ）、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行了（le）許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮發（fā），而CaO對MgO的揮（huī）發性是有影響（xiǎng）的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加（jiā）入一（yī）定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條（tiáo）件（jiàn）下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是（shì）CaO含量高（gāo）的高堿度渣，並且鋼水中（zhōng）溶解的O含量盡（jìn）可能要低。要使（shǐ）O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐（nài）火材料，Mg與Ca在高溫（wēn）下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采（cǎi）用CaO含（hán）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（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質耐（nài）火材料的熱震穩定性高、抗渣滲（shèn）透性好，特別（bié）是（shì）熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點（diǎn）化合物C2S或（huò）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（jīng）煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力（lì）學分析認（rèn）為（wéi）：要（yào）在1200℃下長期烘（hōng）烤，充分排（pái）除其中的水分，就不存在鋼水中氫（qīng）（H）含量增高問題。

鎂鈣質（zhì）耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧（yǎng）含量的影響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩（wěn）定（dìng）性高（gāo），具有很（hěn）低的氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼（gāng）中（zhōng）S的影響：田（tián）琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料（liào）的脫S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反（fǎn）應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過（guò）45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使（shǐ）鋼包獲得有效的（de）脫S效果，使（shǐ）用白雲石質鋼包內（nèi）襯是很必要的，這（zhè）樣一方麵可以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧化（huà）能力，另一方麵（miàn）可以避免強還原條件下（xià）鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火（huǒ）材料對（duì）鋼中P含（hán）量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含（hán）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%，進一步提高CaO含量，鋼（gāng）中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實驗表（biǎo）明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同（tóng）一製品第二次（cì）使用（yòng）時，鋼水僅（jǐn）發生輕（qīng）微增C。

耐（nài）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（zhān）結劑會對鋼水中的H含量產生（shēng）顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包（bāo）係統中使用保護套管保（bǎo）護主（zhǔ）流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘（hōng）烤，能有效地降低鋼水的吸（xī）H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火（huǒ）材料中應用受到關注，如Sialon分解對（duì）鋼水造成（chéng）增N。更大的增N量在鋼包與中間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的增N點（diǎn）就是長水（shuǐ）口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中（zhōng）夾雜物的影響：田琳（lín）等人研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對管線鋼（gāng）鋼水潔淨化的影響，實（shí）驗表明：在反應（yīng）30min的（de）情況下，隻有鎂鈣質耐（nài）火材料能去除鋼水中的（de）夾（jiá）雜物，其餘的堿性耐火材（cái）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CaO反（fǎn）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（xī）附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者（zhě）從鎂鈣質耐火材料表麵上（shàng）剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的活（huó）性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試（shì）驗結果得出，CaO含量高的白雲（yún）石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比較強。燒成（chéng）白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石（shí）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滲透比高堿度渣（zhā）嚴（yán）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含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲（shèn）透能力（lì），這是（shì）因為渣與鎂（měi）鈣材（cái）料作用（yòng）析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵（qīn）蝕和（hé）滲透（tòu）能（néng）力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

榮昌鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣（gài）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取決於CaO及C的含量（liàng）。CaO含量越（yuè）高，抗剝落性（xìng）能越好，淨化鋼水（shuǐ）的效果（guǒ）也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和（hé）終期渣分別對鎂（měi）鈣碳磚及鎂碳磚（zhuān）的（de）侵蝕進行（háng）實驗。實驗結果（guǒ）表明：初（chū）期渣MgO—C磚蝕損率比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（zhuān）的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期（qī）渣，MgO—CaO—C磚的蝕損（sǔn）率反而分（fèn）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磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研（yán）究結果表明鎂白雲石碳（tàn）磚高溫（wēn）抗氧化（huà）性和（hé）熱震穩定性（xìng）好（hǎo），抗酸性（xìng）熔渣（zhā）能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害（hài）成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非（fēi）金屬夾雜物不僅數（shù）量少，而且尺寸很小和形（xíng）態得（dé）到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性（xìng）能、高品質。在鋼水從冶煉到精（jīng）煉的整個（gè）過程中，耐火材料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火（huǒ）材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即（jí）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。