徐平坤
以（yǐ）前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒（méi）有考慮與（yǔ）鋼水直接接觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨化作（zuò）用（yòng），總是認為耐火材料或（huò）多或少地會對鋼水產生（shēng）汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能（néng）淨化鋼水，並且（qiě）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（yún）石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天然（rán）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（huǒ）材料（liào）主要包括白雲（yún）石（shí）質耐火材（cái）料、鎂白雲石質（zhì）耐火材料、鎂鈣質耐（nài）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含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強（qiáng），高溫蠕變越大（dà），抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使（shǐ）用條（tiáo）件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白（bái）雲石質耐火材（cái）料對淨化鋼水（shuǐ）作用（yòng）的影響
潔（jié）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（děng）夾雜物的含量要求嚴格（gé），需要爐外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整（zhěng）化學成（chéng）分和均勻化等（děng）。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（yīng），使（shǐ）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（yú）冶煉低氧（yǎng）鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純（chún）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（xiāo）耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試（shì）驗研（yán）究，取得（dé）了很好的結果。
MgO在真空條件下容易揮發，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相對揮發性大大降低（dī）。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（yòng）比（bǐ）純MgO質耐火材料更合適（shì）。
鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必（bì）須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量（liàng）盡可能要（yào）低。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢（shì）盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢（shì）也很小，因此，精煉設備應該（gāi）選用鎂鈣（gài）質耐火材料。溫度升高不利於（yú）脫（tuō）P，但鋼包中采用CaO含量高（gāo）即堿度高的（de）熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火（huǒ）材料同樣也有利脫P。
鎂鈣（gài）質耐火材料的熱震穩定（dìng）性（xìng）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（yīng）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（hán）量的問題，采（cǎi）用（yòng）真空精煉，其（qí）H主要來自熔渣或精煉（liàn）設備（bèi）內襯耐（nài）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，充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐火材料對（duì）鋼水性能的影響
耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光（guāng）等人認為（wéi）MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具（jù）有很低的氧平衡分（fèn）壓，在鋼水（shuǐ）中的（de）溶（róng）解度很小，被認為是防止鋼（gāng）水增氧的有效材料（liào）。
耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫（tuō）S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下（xià），反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超過45min，脫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要的，這樣一方麵可以盡可能降低（dī）鋼包內襯的再氧化能力（lì），另一（yī）方麵可以（yǐ）避免強還原條件下（xià）鋼包渣導致耐火材料的過度（dù）消耗。
耐火材料對鋼中P含量的（de）影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，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含量，鋼中P含量僅（jǐn）有小幅度降低。
耐火材料對鋼水（shuǐ）碳含量的影響：實驗表明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次（cì）使用時（shí），鋼水僅（jǐn）發生輕（qīng）微增C。
耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分（fèn）以（yǐ）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（guò）程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管（guǎn）保護主流時，有機粘（zhān）結劑導（dǎo）致（zhì）吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼（gāng）水的吸H量。
耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材（cái）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（duì）鋼水造成（chéng）增N。更大的增N量在鋼包與中（zhōng）間包之間，保護（hù）套管非常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長（zhǎng）水口保護，此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。
耐火材料對鋼水中（zhōng）夾（jiá）雜物的影響：田琳等人研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影（yǐng）響，實驗表明：在反（fǎn）應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼（gāng）水（shuǐ）中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物（wù）數量增（zēng）加。Al2O3、SiO2等夾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（róng）點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生（shēng）成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質（zhì）耐火材料表麵（miàn），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（měi）鈣質耐火材料中的活性CaO含（hán）量越高，吸附鋼水中夾（jiá）雜物的能力越強。
鎂鈣質耐火材料（liào）的（de）抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石（shí）磚抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較強（qiáng）。燒成白雲石磚基質部分致密程（chéng）度高，較不燒白雲石磚具（jù）有更（gèng）好的抗高（gāo）堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三（sān）種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相（xiàng）對而言（yán），燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量（liàng）低的鎂（měi）鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵（dǐ）抗高堿度（dù）熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具（jù）有（yǒu）較強的侵蝕和滲透能力，主要是（shì）熔渣對基質的強溶蝕並滲透（tòu）作用。
鹽城鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕（shí）的研究（jiū）
鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂（měi）鈣（gài）磚（zhuān）種類複雜（zá）。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂（měi）鈣碳磚（zhuān）比鎂碳磚具有更好的真（zhēn）空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量越高，抗（kàng）剝落性能越好，淨化鋼水的效果也（yě）越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗（kàng）剝落性能越（yuè）強。
鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、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。實驗結果表明：初期渣（zhā）MgO—C磚蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落（luò），蝕損最（zuì）嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因（yīn）為在磚的界麵上產生了C2S保（bǎo）護層；可是（shì）中期渣和終期渣（zhā），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）蝕嚴重。
孫惠（huì）章等（děng）人研究結（jié）果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定（dìng）性（xìng）好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於（yú）鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的（de）電爐爐襯。
白雲石質耐火材料對潔淨鋼（gāng）的（de）影響
潔淨鋼係指鋼中有（yǒu）害成分（S、P、O、H、N）含量（liàng）非（fēi）常少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數量少，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勻，使鋼材（cái）具有高性（xìng）能、高品質（zhì）。在鋼水從冶煉到精煉的整個過（guò）程中，耐火材料始終與鋼水（shuǐ）接觸（chù），一般耐火材（cái）料對（duì）鋼水或多或（huò）少總有些汙染，唯（wéi）有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除（chú）去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。
