徐平（píng）坤

以（yǐ）前（qián），從煉鋼工藝（yì）的（de）角度研（yán）究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接（jiē）觸的耐火材料對鋼水（shuǐ）的淨化作用，總（zǒng）是認為耐（nài）火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質（zhì））耐火材料（liào）的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但（dàn）不汙染鋼水，反而（ér）能淨化鋼水，並且也不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝（zhuāng）置中（zhōng）應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征（zhēng）

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆（duàn）燒後的理論組成為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（bái）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，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電（diàn）熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和（hé）鎂鈣質耐火（huǒ）材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響（xiǎng）鎂鈣質製品（pǐn）的（de）高溫使用（yòng）性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含（hán）量越高，抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝（bāo）落性能和脫（tuō）硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的（de）性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材（cái）料中的w（CaO）/w（MgO）。

白（bái）雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的（de）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（sù）及SiO2、Al2O3等夾（jiá）雜物的含量要（yào）求嚴格，需（xū）要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、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，使其（qí）轉（zhuǎn）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（dī），鎂鈣質耐（nài）火材料也適合用（yòng）於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）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（jiū）人（rén）員對白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試驗研究，取得了很好的結果（guǒ）。

MgO在真空（kōng）條件下容（róng）易（yì）揮發（fā），而CaO對MgO的揮發性（xìng）是有影（yǐng）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（jiā）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（fǎn）應中，要使鋼水S含量低，熔渣（zhā）必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧（yǎng）勢盡可能（néng）低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣（qì）態存在，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，而（ér）CaO的氧勢（shì）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（yú）脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材料（liào）同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐（nài）火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，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，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要（yào）來自（zì）熔渣或精（jīng）煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認（rèn）為：要在1200℃下長期烘烤，充（chōng）分排除其中的水分，就（jiù）不存在鋼水中氫（H）含量（liàng）增高問（wèn）題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的（de）影響：王龍（lóng）光等人認（rèn）為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩（wěn）定性高，具有很低（dī）的氧平衡分壓，在鋼水中的（de）溶解度很小，被認為（wéi）是防止鋼水（shuǐ）增氧的有效材料。

耐（nài）火材料對（duì）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（jiǎn）驗鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料的脫S效果。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率降低，出現“回S”現象。為了（le）使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必（bì）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（jiàn）下（xià）鋼包渣導致耐火材（cái）料的過度消耗。

耐火材料（liào）對鋼中（zhōng）P含量的影響（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響（xiǎng）。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（hán）量（liàng），鋼中P含量僅有小幅度降（jiàng）低。

耐火材料對鋼水碳（tàn）含量的（de）影響：實驗表明，使用含C耐（nài）火材料，鋼水顯著增C，當（dāng）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（huǒ）材料中的水分以及其中（zhōng）的有機粘結劑（jì）會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包（bāo）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（néng）有效地降低鋼水的吸H量。

耐（nài）火材料對鋼中N(氮)含量的影響（xiǎng）：傳統耐火材（cái）料N含量很（hěn）低，近年來氮化物在耐（nài）火材料中應用受到關（guān）注，如Sialon分解對鋼水（shuǐ）造成增N。更大（dà）的增N量在鋼包與中間包之間，保護套管（guǎn）非常重要，連鑄（zhù）的增（zēng）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（xiǎng）：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對管線鋼鋼（gāng）水潔淨化的影響，實驗表明：在反應（yīng）30min的情況下，隻（zhī）有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的（de）堿（jiǎn）性耐火材料均（jun1）使鋼水夾雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾（jiá）雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中（zhōng）Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應（yīng）生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣（gài）質（zhì）耐火材料表麵上（shàng）剝落下來上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料（liào）中的（de）活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜（zá）物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用（yòng）靜態坩堝法研究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（gāo）的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比較強。燒（shāo）成白雲（yún）石磚基質部分致密（mì）程度高，較不（bú）燒白雲石磚具有更好的抗高堿（jiǎn）度渣（zhā）侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣對三種（zhǒng）磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而（ér）言，燒成的鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿（jiǎn）度渣侵（qīn）蝕性明顯好（hǎo）於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂（měi）鈣磚。鎂鈣質材料具（jù）有（yǒu）良好的抵（dǐ）抗高堿度熔（róng）渣的（de）侵蝕和滲透能力，這是因為（wéi）渣與（yǔ）鎂鈣材料作用析出C3S，使（shǐ）材料表層致密化而有效抑製熔渣的（de）滲透。低堿度熔（róng）渣具有較強（qiáng）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。

鬆江鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的（de）研（yán）究

鎂鈣碳磚主要（yào）性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備（bèi）鎂鈣磚的特性（xìng）外（wài），鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗（kàng）熱震性（xìng）。鎂（měi）鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越（yuè）高，抗剝落性（xìng）能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人（rén）采用煉（liàn）鋼轉爐的初（chū）期渣、中期渣和終期渣分別（bié）對鎂鈣（gài）碳磚及鎂（měi）碳磚的侵蝕（shí）進行實驗。實驗結（jié）果表明：初期（qī）渣（zhā）MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚（zhuān）產生結構剝落，蝕損（sǔn）最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕，是因為在磚的界（jiè）麵上產生了C2S保護（hù）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（zhuān）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（zhuān）侵蝕嚴重。

孫（sūn）惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣（zhā）能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合（hé）冶煉鋼的電（diàn）爐爐襯。

白雲（yún）石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害（hài）成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非金（jīn）屬夾雜物（wù）不僅數量少，而且尺（chǐ）寸很小和形態得到控製，合（hé）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（liàn）的整個過程中，耐火材料始（shǐ）終與鋼（gāng）水接觸，一般耐火材料對（duì）鋼水或多或少總有（yǒu）些汙（wū）染，唯（wéi）有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐（nài）火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境（jìng）。