徐（xú）平坤

以前，從煉（liàn）鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼（gāng）水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認為耐火材料或多（duō）或少地會對（duì）鋼（gāng）水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論（lùn）研究和實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置中應用（yòng）日益（yì）增加。

白雲石（shí）與（yǔ）鎂鈣質耐火材料的（de）特征

白（bái）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雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐（nài）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熔（róng）的白（bái）雲石做原料的定型（xíng）或不定形耐（nài）火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲（yún）石合成的（de）耐火材料。MgO、CaO含量的變化（huà）影響（xiǎng）鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高（gāo），抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫（tuō）磷的效果越（yuè）好（hǎo），但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因（yīn）此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條（tiáo）件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材料對淨化鋼水（shuǐ）作用（yòng）的影響

潔淨（jìng）鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及（jí）SiO2、Al2O3等（děng）夾雜物的含量要求嚴（yán）格，需（xū）要爐外精煉除去鋼中雜質及（jí）夾雜物以（yǐ）及脫氣、調整（zhěng）化（huà）學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）中的遊離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用於冶煉低（dī）氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的（de）耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長（zhǎng）爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐（nài）火材（cái）料進行（háng）了許多試驗研究，取得了很好的結果（guǒ）。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是（shì）有影響的（de），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質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在高溫真空條件下使用比純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（dī），熔渣必須是CaO含量高的高堿度（dù）渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低（dī），就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很（hěn）小，因此，精煉設（shè）備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼（gāng）包中采用CaO含量高（gāo）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樣也有（yǒu）利脫P。

鎂鈣質耐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（xíng）成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精（jīng）煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其（qí）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的影響

耐火材（cái）料對（duì）鋼中氧含（hán）量的影響：王龍光等人（rén）認為MgO—CaO耐火材料（liào）中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平（píng）衡（héng）分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是（shì）防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢驗鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）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（lǜ）降（jiàng）低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫（tuō）S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能（néng）降低鋼包內襯的再（zài）氧化能力，另一方麵可以（yǐ）避免強（qiáng）還原條件下（xià）鋼（gāng）包渣導致耐火材料的過度消（xiāo）耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質（zhì）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含量大幅度降低，由原始（shǐ）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（dù）降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火（huǒ）材料，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（zēng）C。

耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其（qí）中的有機粘（zhān）結劑會對鋼水中的H含量（liàng）產生顯著影響（xiǎng）。連鑄過（guò）程中，鋼包（bāo）和中間包係統（tǒng）中使（shǐ）用（yòng）保護套管保護主流時（shí），有機粘結劑導致（zhì）吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼（gāng）水（shuǐ）的吸H量。

耐火材料對（duì）鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐（nài）火材（cái）料N含量很低（dī），近年來氮化物在耐火材料中（zhōng）應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與中（zhōng）間包（bāo）之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（dá）（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）對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的（de）情況下（xià），隻有鎂鈣質耐火材料（liào）能去除鋼水中的夾雜物，其餘的（de）堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點約為1400℃左右，可有（yǒu）效地去除鋼（gāng）中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應（yīng）生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合（hé）物（wù）被吸附鎂鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保（bǎo）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（zài）鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中（zhōng）夾雜物（wù）的能力越強。

鎂（měi）鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人采（cǎi）用靜態坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含（hán）量高的（de）白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強（qiáng）。燒成（chéng）白雲石磚基質部分致密程（chéng）度高，較不燒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滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明（míng）顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的（de）燒成鎂鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣（gài）質材料具有良好的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作（zuò）用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔（róng）渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵（qīn）蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

濰坊鎂磚之鎂鈣碳（tàn）磚的性能及抗侵（qīn）蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具備鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定（dìng）性、抗（kàng）熱震性。鎂鈣碳磚的性（xìng）能同時取決（jué）於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗（kàng）剝（bāo）落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量（liàng）越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強（qiáng）。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研（yán）究：崔淑賢等人采用煉鋼（gāng）轉爐的初期渣（zhā）、中期渣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（jié）果表明（míng）：初（chū）期（qī）渣MgO—C磚（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結（jié）構（gòu）剝落，蝕損最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為（wéi）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（de）蝕（shí）損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫（wēn）中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

孫（sūn）惠（huì）章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震（zhèn）穩定性好，抗酸性熔（róng）渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的（de）脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的（de）電爐爐襯。

白雲石（shí）質耐火材料對潔淨鋼（gāng）的影響

潔淨（jìng）鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅（jǐn）數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精（jīng）準並且分布均勻，使鋼（gāng）材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到（dào）精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料（liào）對（duì）鋼水或（huò）多或少（shǎo）總有些汙染，唯有白雲石質即鎂（měi）鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中（zhōng）的非金（jīn）屬夾雜物，而且不汙染環境。