徐平坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提高（gāo）鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水（shuǐ）的淨化作用，總是（shì）認為耐火材料或多或少地會（huì）對鋼水產生汙染。可是通過對（duì）白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和（hé）實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而（ér）能（néng）淨化鋼水，並且也（yě）不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐（lú）外精煉裝置中應用日益增（zēng）加。

白雲石與鎂鈣質耐火材（cái）料的特（tè）征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後的（de）理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣（gài）質耐火材料主要（yào）包括白雲石質耐火材料、鎂白（bái）雲石質耐火（huǒ）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的白雲石（shí）做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料（liào）是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質（zhì）製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量（liàng）越高，抗高SiO2熔渣的能力（lì）越強，高溫蠕變越大，抗剝落（luò）性能和脫硫（liú）、脫磷的效果越好，但（dàn）抗水化（huà）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部位使用條件，合理選擇（zé）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（duì）鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量（liàng）要求嚴格，需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（yún）化等。鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質（zhì）反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質（zhì）、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氧鋼，是爐外（wài）精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）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，研究人員對（duì）白雲石質耐火材料進行了許（xǔ）多試驗（yàn）研究，取得了很好（hǎo）的結果。

MgO在真空條件下容易揮（huī）發，而CaO對MgO的揮發性是有（yǒu）影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相（xiàng）對揮發性大（dà）大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成（chéng）MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫真空條件下使用比純（chún）MgO質耐（nài）火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔（róng）渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含（hán）量盡可能要低。要使O含量（liàng）低，就要選擇氧勢盡可能（néng）低的耐火材料，Mg與（yǔ）Ca在高溫下以氣態存在，在鋼（gāng）水中的（de）溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小，因（yīn）此，精煉設備應該選用鎂鈣（gài）質耐火材料。溫度（dù）升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含（hán）量高即堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣（gài）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（shèn）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含量的問題，采用真（zhēn）空精煉，其（qí）H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材（cái）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，充分排除其中的水分，就不（bú）存在鋼水中氫（H）含（hán）量增（zēng）高問題。

鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料（liào）對（duì）鋼水性能的影響

耐（nài）火材料對鋼中氧含量的影（yǐng）響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很低的氧（yǎng）平衡分壓，在鋼水中的溶（róng）解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐（nài）火材料（liào）對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中（zhōng）S的（de）反應，檢驗鎂（měi）鈣質耐火材料的脫S效果。結（jié）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率降低，出（chū）現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內（nèi）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（lìng）一方麵（miàn）可以（yǐ）避免強還原條（tiáo）件下鋼包渣導（dǎo）致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量（liàng）的影響：匡加才研（yán）究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的（de）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（bù）提高CaO含量（liàng），鋼中P含量僅有（yǒu）小幅度降低（dī）。

耐火材料對鋼水碳含量的（de）影響：實驗表明，使用含C耐火（huǒ）材料，鋼（gāng）水顯著增（zēng）C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增（zēng）C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中的水分以（yǐ）及其中的（de）有機粘結劑會對（duì）鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中（zhōng），鋼包和中間包（bāo）係統中使用保護套管保護主流時（shí），有機粘（zhān）結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影（yǐng）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（zēng）N量在鋼包與中間包之間（jiān），保護套管非常重要，連鑄（zhù）的增N點就是（shì）長水口保護，此（cǐ）處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研（yán）究（jiū）了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況下（xià），隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼（gāng）水中的夾雜物，其餘的堿性耐（nài）火材料均使（shǐ）鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可（kě）與鎂鈣耐（nài）火（huǒ）材料中的CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合（hé）化合物（wù），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)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質（zhì）耐火材料表（biǎo）麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來（lái）上浮至保護渣層中；在鎂鈣質（zhì）耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的（de）能力越強。

鎂鈣質耐（nài）火材料的（de）抗（kàng）侵蝕性能：梁義兵等人（rén）采用靜（jìng）態坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼冶煉用鎂鈣磚（zhuān）的抗渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲（shèn）透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致（zhì）密程度高，較不燒白雲石磚（zhuān）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重得（dé）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（liàng）高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力好於（yú）CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣（gài）質材（cái）料具有良好的抵抗高堿度熔渣（zhā）的（de）侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣（gài）材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密（mì）化而有效抑製熔渣的滲（shèn）透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要（yào）是熔渣對基質（zhì）的強溶蝕並滲透作用。

文山鎂磚之鎂鈣碳磚（zhuān）的性能及（jí）抗侵蝕的研究（jiū）

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。鎂鈣碳磚（zhuān）的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗（kàng）剝落性能越好，淨化鋼水的效果（guǒ）也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研（yán）究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期（qī）渣、中期（qī）渣和終（zhōng）期渣分別（bié）對鎂鈣碳磚（zhuān）及鎂碳（tàn）磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表（biǎo）明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵（miàn）上（shàng）產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚（zhuān）高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

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

白雲石質（zhì）耐火材料對潔淨鋼（gāng）的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非金屬夾雜（zá）物不僅數量少（shǎo），而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材（cái）具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉（liàn）的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石（shí）質即鎂鈣質耐火材料能（néng）淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境（jìng）。