徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的（de）角（jiǎo）度研究提高鋼的（de）純淨度，沒有考慮與鋼水直接（jiē）接觸的耐火材（cái）料（liào）對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通（tōng）過對白（bái）雲石（shí）質（鎂鈣質）耐火材料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料（liào）不但不汙染鋼水，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。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（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（bǐ）值為（wéi）1.93。鎂鈣質（zhì）耐火材料主要包括（kuò）白雲石（shí）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（zhǐ）全部用煆燒或電熔的白雲（yún）石做原料的（de）定型或（huò）不定（dìng）形耐火材料；鎂（měi）白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與（yǔ）白（bái）雲（yún）石合成（chéng）的耐火（huǒ）材（cái）料。MgO、CaO含量的變化影響（xiǎng）鎂鈣質製品的高溫使用性能（néng），MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的（de）效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐（lú）外（wài）精（jīng）煉等熱工設備的不同部位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴（yán）格，需要爐外精煉除去鋼（gāng）中雜質及夾（jiá）雜物（wù）以及脫氣（qì）、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼水（shuǐ）中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質（zhì）、淨化鋼（gāng）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（gāng），是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來（lái），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（nài）火材料進行了許多（duō）試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空（kōng）條件下容易揮發（fā），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（xiàng）對揮（huī）發性大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中加（jiā）入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在高溫真空條（tiáo）件下使用比純MgO質耐火材料（liào）更合適。

鋼水中的脫（tuō）S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可（kě）能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料（liào），Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存在，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（liàng）高即（jí）堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量（liàng）高的（de）鎂鈣質耐火材料同樣也有（yǒu）利脫P。

鎂鈣（gài）質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會（huì）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含量的問題，采用（yòng）真空精煉，其H主要來（lái）自熔渣或精煉設備內（nèi）襯耐火材料的水（shuǐ）分及有機添（tiān）加物（wù）。熱（rè）力（lì）學分析認為：要在（zài）1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能（néng）的影響

耐火材料對鋼中氧含量的（de）影響：王龍光等人認（rèn）為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高（gāo），具有（yǒu）很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認（rèn）為（wéi）是防止鋼水增氧的有效材（cái）料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水（shuǐ）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（xià），反應45min時，脫S效果（guǒ）更好，脫S率（lǜ）達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回（huí）S”現象（xiàng）。為了使鋼（gāng）包獲得有效的脫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）可能降低鋼（gāng）包內襯的再氧化能（néng）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（huǒ）材料對（duì）鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質（zhì）澆注（zhù）料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時（shí），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，鋼中（zhōng）P含量僅（jǐn）有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微（wēi）增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的（de）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。連鑄過程中，鋼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。對鋼（gāng）包、中間（jiān）包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統（tǒng）耐火材料N含（hán）量很低，近年來氮化物在耐（nài）火材料中應用受（shòu）到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼（gāng）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（jiá）雜物的影響：田琳等（děng）人（rén）研究（jiū）了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對管線鋼（gāng）鋼（gāng）水（shuǐ）潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情（qíng）況下，隻有鎂鈣質耐火材（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（jiá）雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如（rú）CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合（hé）化合物，熔點（diǎn）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（hé）C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，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層中；在鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含量（liàng）越高，吸（xī）附鋼水（shuǐ）中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕（shí）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（de）抗渣性。試（shì）驗結果得（dé）出，CaO含量（liàng）高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲（yún）石磚基質部分致密程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得（dé）多。相對而言，燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕性（xìng）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（zhuān）。鎂鈣質材料具（jù）有（yǒu）良好的（de）抵抗高堿度熔渣的侵蝕和（hé）滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材（cái）料作（zuò）用（yòng）析出C3S，使材料表（biǎo）層致密化而有效抑製熔（róng）渣的滲透。低（dī）堿（jiǎn）度熔渣（zhā）具有較強的侵蝕（shí）和滲透能力，主要是熔渣對（duì）基質的強溶蝕並滲透作用。

泰州（zhōu）鎂（měi）磚之鎂（měi）鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂（měi）鈣磚（zhuān）種類複（fù）雜。除具備（bèi）鎂鈣磚的特性外，鎂鈣（gài）碳磚比鎂碳磚具有更好的真空（kōng）穩定性、抗熱（rè）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，抗剝落性能越好（hǎo），淨化（huà）鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落（luò）性能越（yuè）強。

鎂鈣碳（tàn）磚的抗（kàng）侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中（zhōng）期渣和終（zhōng）期渣（zhā）分別對鎂鈣碳（tàn）磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗（yàn）。實（shí）驗結果表明（míng）：初期渣MgO—C磚蝕（shí）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（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為（wéi）在磚的界麵上產（chǎn）生（shēng）了C2S保（bǎo）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%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵（qīn）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（dìng）性好，抗（kàng）酸性熔渣（zhā）能力強；而（ér）且（qiě）磚中的CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有（yǒu）害成分（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（xiǎo）和形態得到（dào）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（zài）鋼水從冶煉到精煉的整個過（guò）程中，耐火材（cái）料（liào）始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水（shuǐ）或多或少（shǎo）總有些汙染，唯有白（bái）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（jiá）雜物，而且不汙染環境。