徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接（jiē）接觸的耐火材料對（duì）鋼（gāng）水的淨化（huà）作用，總是認為耐火材料（liào）或（huò）多或（huò）少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白（bái）雲石質（鎂鈣質（zhì））耐火材料的理（lǐ）論研究和（hé）實際試驗，得（dé）出鎂鈣質（zhì）材（cái）料不但不汙染鋼水，反而能淨（jìng）化鋼水，並且也（yě）不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉（liàn）裝置中應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要（yào）包括白雲石質耐火材料（liào）、鎂白雲石（shí）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的（de）白（bái）雲石做原料的定型或不定形耐（nài）火材料；鎂白（bái）雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）是（shì）用鎂石（shí）與白雲（yún）石合成的耐火材（cái）料。MgO、CaO含量的（de）變化影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫使用（yòng）性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和（hé）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（yuè）大，抗剝落性（xìng）能和脫硫、脫磷的效果越好，但（dàn）抗（kàng）水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的（de）性能越差。因此，應該根據爐外（wài）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料中的（de）w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔（jié）淨鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，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（fèn）和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜（zá）質反應（yīng），使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由於CaO的氧（yǎng）勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉（liàn）潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料（liào）。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多（duō）試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條（tiáo）件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有（yǒu）影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性（xìng）大大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高（gāo）溫真空條件（jiàn）下使用比純MgO質耐火（huǒ）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（xū）是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶（róng）解的O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要選擇（zé）氧勢盡可能（néng）低的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在（zài）鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉（liàn）設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利（lì）於脫P，但鋼包中采（cǎi）用CaO含量高（gāo）即堿度高的（de）熔（róng）渣有利脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣質耐火材（cái）料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材（cái）料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣（zhā）中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材（cái）料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化合物（wù）C2S或C3S,形成保護層（céng），從（cóng）而抑製熔渣的（de）滲透。

關於H含量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來（lái）自熔渣或（huò）精煉設備內襯耐火材（cái）料的（de）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，就不存在鋼（gāng）水中（zhōng）氫（H）含量增高問題。

鎂鈣（gài）質耐火材料對鋼水性（xìng）能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有（yǒu）很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼（gāng）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（měi）鈣磚與鋼水中（zhōng）S的反應，檢驗鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）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（guò）45min，脫（tuō）S率（lǜ）降低（dī），出現“回S”現（xiàn）象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣（yàng）一方麵可以盡（jìn）可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強（qiáng）還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗（hào）。

耐火材料對鋼中P含（hán）量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼（gāng）中P含量（liàng）的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含（hán）量（liàng）大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有（yǒu）小幅度（dù）降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實驗表明，使用（yòng）含C耐火材料（liào），鋼（gāng）水顯（xiǎn）著增C，當同一製品第二次使用時，鋼（gāng）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（cái）料中的（de）水分（fèn）以及（jí）其中的有機粘結劑（jì）會對（duì）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（yòng）保護套管保護主流時，有機粘結劑（jì）導致吸H。對鋼包、中間包（bāo）烘烤，能（néng）有效地降低（dī）鋼水的吸H量（liàng）。

耐火材（cái）料對鋼（gāng）中N(氮)含量的影（yǐng）響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物（wù）在（zài）耐火材料中應用受（shòu）到關注，如Sialon分解對鋼水造（zào）成增N。更大的增N量在鋼（gāng）包（bāo）與（yǔ）中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增（zēng）N點就是（shì）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（zá）物的影（yǐng）響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響（xiǎng），實驗表明：在反（fǎn）應30min的情況下，隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾（jiá）雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與（yǔ）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℃左右（yòu），可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應（yīng）生（shēng）成C2S(矽酸二鈣（gài）)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合（hé）物被吸附鎂鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保護層，或（huò）者從鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的（de）活（huó）性CaO含量越高（gāo），吸附（fù）鋼水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣（gài）質耐火材（cái）料的抗侵（qīn）蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣（gài）磚（zhuān）的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白（bái）雲石磚抗高堿度的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，較不燒白雲石磚具有（yǒu）更好的抗高（gāo）堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐（lú）渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重（chóng）得多。相對而言，燒成的鎂（měi）鈣（gài）磚抵抗低（dī）堿度（dù）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（kàng）低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高（gāo）堿（jiǎn）度熔渣的侵蝕和滲透（tòu）能力，這是因為渣與鎂鈣材料（liào）作用析出C3S，使材料表層致密（mì）化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕（shí）和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

烏魯木齊鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）較燒成鎂鈣（gài）磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂（měi）碳磚具有更好（hǎo）的真空穩（wěn）定性、抗熱震性。鎂（měi）鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越（yuè）好，淨化鋼（gāng）水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕（shí）研（yán）究：崔淑賢等人采用煉鋼轉（zhuǎn）爐（lú）的初期渣、中期渣和終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表（biǎo）明（míng）：初期渣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（luò），蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生（shēng）了C2S保護層；可（kě）是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損（sǔn）率反而分別比MgO—C磚（zhuān）高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫中及被渣中（zhōng）∑FeO溶（róng）解，所以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

孫惠章（zhāng）等人研究結果表（biǎo）明（míng）鎂（měi）白（bái）雲石（shí）碳磚高溫抗氧化性和熱（rè）震穩定性好，抗（kàng）酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的電爐爐襯。

白雲石質（zhì）耐火材料（liào）對潔淨鋼的（de）影響

潔（jié）淨鋼係指鋼中有（yǒu）害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金（jīn）屬夾雜物（wù）不僅數（shù）量少，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（jun1）勻（yún），使鋼材具有高性能（néng）、高品質。在鋼水從冶煉到精（jīng）煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水（shuǐ）接觸，一般耐火（huǒ）材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白（bái）雲石質即鎂鈣質耐火材料能（néng）淨化鋼（gāng）水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且不（bú）汙染環境。