徐平（píng）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（yǔ）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（huǒ）材料或多或少地會（huì）對鋼水產生汙染。可（kě）是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材（cái）料的理論研究和實際試（shì）驗，得出鎂鈣質材（cái）料不但不汙染鋼（gāng）水，反（fǎn）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用日益增加。

白雲石與鎂（měi）鈣（gài）質耐火材料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為（wéi）1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白（bái）雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不（bú）定形耐火（huǒ）材料（liào）；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂（měi）石與白雲石合成的（de）耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫使用性能，MgO含（hán）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（de）能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效（xiào）果越好，但（dàn）抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此（cǐ），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（xuǎn）擇鎂鈣質耐火材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料（liào）對（duì）淨化鋼（gāng）水作（zuò）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（yào）求嚴格，需要爐（lú）外精煉除去鋼中雜質及夾雜（zá）物以及脫氣（qì）、調整化學成分和均勻化等。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（shǐ）其轉移到（dào）爐渣（zhā）中，具有除去雜質、淨（jìng）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（wài）精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼（gāng）、特（tè）殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降（jiàng）低耐火材料（liào）消耗，研究（jiū）人員對白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試驗研究（jiū），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（fā）性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩（mó）爾分數）就可使MgO相對揮發（fā）性大大（dà）降（jiàng）低。因此，MgO質材料中（zhōng）加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在（zài）高溫真（zhēn）空條件下使用比純MgO質（zhì）耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使（shǐ）鋼水S含（hán）量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶解的O含量盡可能（néng）要低。要使O含量低，就要選擇氧勢（shì）盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與（yǔ）Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水（shuǐ）中的（de）溶解度很小，而（ér）CaO的氧勢也很小，因此，精（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利（lì）脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）也有利脫P。

鎂（měi）鈣質（zhì）耐（nài）火（huǒ）材（cái）料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣（zhā）中SiO2滲（shèn）入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣（zhā）的滲透（tòu）。

關於H含量的問題，采（cǎi）用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精煉設備內襯（chèn）耐火材（cái）料的水分及有機添加物。熱力（lì）學分（fèn）析認為：要在1200℃下長期烘烤（kǎo），充分排除其（qí）中的水分，就（jiù）不存在鋼（gāng）水中（zhōng）氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對（duì）鋼水性能的影響

耐火材（cái）料對鋼中氧含量（liàng）的影（yǐng）響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中（zhōng）的CaO熱力（lì）學穩定性高，具有很低的氧（yǎng）平衡（héng）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（cái）料對鋼中S的影（yǐng）響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣（gài）磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火（huǒ）材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效（xiào）果更（gèng）好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現（xiàn）“回S”現象。為了使鋼包獲（huò）得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼（gāng）包內襯是很必要的，這樣一方麵可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（zhì）耐火材料的（de）過度消耗。

耐火材料對鋼中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（jié）果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大（dà）幅度降（jiàng）低，由原（yuán）始（shǐ）的（de）0.1%降低（dī）到（dào）0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐（nài）火材料對鋼水碳（tàn）含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料（liào），鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料（liào）中的水分以（yǐ）及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量（liàng）產生顯著影響。連鑄過（guò）程（chéng）中（zhōng），鋼包（bāo）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，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼（gāng）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Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包（bāo）與中間包之間，保護套管非常重要（yào），連鑄（zhù）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（yǐng）響：田琳等人研究了鎂（měi）鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對（duì）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（yǒu）鎂鈣質耐火材（cái）料能去除鋼水（shuǐ）中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量（liàng）增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應（yīng）生成C2S(矽酸二鈣（gài）)和C3S(矽酸三鈣)高（gāo）熔點化合（hé）物被吸附鎂鈣質耐火材（cái）料表（biǎo）麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越（yuè）高，吸附鋼（gāng）水（shuǐ）中夾雜物（wù）的能力越強。

鎂（měi）鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義（yì）兵等人采用（yòng）靜態坩堝法研究3種（zhǒng）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（yún）石（shí）磚抗高堿度的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，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和（hé）滲透比高堿度（dù）渣嚴（yán）重得多（duō）。相對而言，燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於（yú）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（hán）量低的鎂鈣（gài）磚（zhuān）。鎂鈣質（zhì）材（cái）料具有良好（hǎo）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出C3S，使（shǐ）材料表層致（zhì）密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度（dù）熔渣具有（yǒu）較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲（shèn）透作用。

韶關鎂磚之（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，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高（gāo），抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的效果（guǒ）也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等（děng）人（rén）采用煉鋼轉爐（lú）的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣分別對鎂（měi）鈣碳磚及鎂（měi）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7.3%，是因為（wéi）MgO—C磚產生結構剝落，蝕（shí）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（biǎo）明鎂白雲石碳磚高溫（wēn）抗氧化性和熱震（zhèn）穩定性好，抗酸性熔渣能（néng）力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的（de）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

潔淨鋼係指鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少，非（fēi）金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形（xíng）態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的（de）整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸（chù），一般耐火材料對鋼（gāng）水或多或少總（zǒng）有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼（gāng）水，除（chú）去（qù）鋼中的非金屬（shǔ）夾雜物，而且不汙染環境。