徐平坤（kūn）

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化（huà）作用，總是認為耐火材料或（huò）多或少地會對鋼水產（chǎn）生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材（cái）料的理論研究和實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不汙染（rǎn）鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環境（jìng），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（wù）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包（bāo）括白雲石質耐火材料、鎂白雲（yún）石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其（qí）中（zhōng），白雲石質耐火材料是（shì）指全部用（yòng）煆（duàn）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（yún）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（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣（zhā）的能力越強，高（gāo）溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗（kàng）水化（huà）和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差。因此（cǐ），應該根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的（de）不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐（nài）火材料中（zhōng）的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材料對淨（jìng）化鋼水作用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中的雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等元（yuán）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（zá）物以及脫氣、調整化（huà）學成分和均勻（yún）化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易（yì）與鋼水中的S、P等雜（zá）質（zhì）反（fǎn）應，使其轉移到爐渣（zhā）中，具有除去（qù）雜質、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（yǎng）鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔（jié）淨鋼、純（chún）淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了（le）淨（jìng）化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材（cái）料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取得了很好（hǎo）的結果。

MgO在真（zhēn）空條件（jiàn）下（xià）容易揮（huī）發，而CaO對MgO的揮（huī）發性（xìng）是有影響的，含（hán）有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使（shǐ）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（gāo）溫真空條件下（xià）使用（yòng）比純MgO質耐火材料更合適。

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（gāo）的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水（shuǐ）中（zhōng）的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐（nài）火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣質（zhì）耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性（xìng）好，特別是熔渣（zhā）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（huò）C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的（de）滲透。

關於H含量的問題，采用真（zhēn）空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱（rè）力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分（fèn）排除其中（zhōng）的（de）水分，就不（bú）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（de）影響

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

耐火材料對鋼中S的影響：田琳（lín）等人試驗研究（jiū）鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火（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（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使（shǐ）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鋼包（bāo）內襯的再氧化能力，另一方（fāng）麵可以避免強還原條件（jiàn）下鋼包渣（zhā）導致耐火材料的過度消耗。

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

耐火材料對鋼水（shuǐ）碳含量的（de）影（yǐng）響：實驗表明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微（wēi）增（zēng）C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：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（xiǎng）。連鑄過（guò）程中，鋼包和中間包（bāo）係統中使用保護套管保護主（zhǔ）流時，有（yǒu）機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸（xī）H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響（xiǎng）：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物（wù）在耐火（huǒ）材（cái）料中應用受到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水造成增N。更大的（de）增N量在（zài）鋼包與（yǔ）中間（jiān）包之間，保護套管非（fēi）常重（chóng）要，連鑄的增N點（diǎn）就是長水口保護，此處增N可達（dá）（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了（le）鎂鈣、鎂（měi）鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反應（yīng）30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘（yú）的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾（jiá）雜物可（kě）與鎂鈣耐火材料中的CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地（dì）去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二（èr）鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層（céng），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（huǒ）材料（liào）中的活性（xìng）CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材（cái）料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用（yòng）靜態（tài）坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果（guǒ）得（dé）出，CaO含量高（gāo）的白雲石（shí）磚抗高堿度（dù）的（de）AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較強。燒（shāo）成白雲石磚基質部分（fèn）致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣（zhā）侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣（zhā）對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相（xiàng）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（měi）鈣磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有良（liáng）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（róng）渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透（tòu）作用（yòng）。

棗莊鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的（de）性能及（jí）抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真（zhēn）空穩定性、抗熱（rè）震性（xìng）。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含（hán）量（liàng）。CaO含量越高，抗剝落性能越（yuè）好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝（bāo）落性（xìng）能（néng）越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采（cǎi）用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及（jí）鎂碳（tàn）磚（zhuān）的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保護層；可是中期渣和終（zhōng）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（suǒ）以比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章（zhāng）等人研究結果表明（míng）鎂白（bái）雲石碳磚高溫（wēn）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（yú）鋼水的脫（tuō）O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電（diàn）爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數（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勻，使鋼材具有高性能、高（gāo）品（pǐn）質。在鋼水從冶煉到精煉的（de）整個（gè）過（guò）程中，耐火材（cái）料始終與鋼水接觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。