徐平坤

以（yǐ）前，從煉鋼工藝的角（jiǎo）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（cái）料對鋼水的淨化作用，總是認為（wéi）耐火材料或多或少地（dì）會對鋼水產（chǎn）生汙染。可是通過對（duì）白雲石質（zhì）（鎂鈣質（zhì））耐火材料的（de）理（lǐ）論研究和實（shí）際試驗（yàn），得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼（gāng）水，反而能淨化鋼水（shuǐ），並且也（yě）不汙染環境，在（zài）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（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（zǔ）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（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其中，白（bái）雲石（shí）質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定（dìng）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（měi）鈣質製品的高溫（wēn）使用（yòng）性能，MgO含量（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化（huà）能力越強；CaO含量越高，抗（kàng）高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能（néng）和脫硫、脫磷（lín）的效（xiào）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（de）不（bú）同部位使用（yòng）條（tiáo）件，合理（lǐ）選擇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（gāng）水作用的影響（xiǎng）

潔淨鋼、特殊鋼等（děng）對鋼（gāng）中（zhōng）的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼（gāng）中雜（zá）質（zhì）及夾雜物以及脫（tuō）氣（qì）、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質（zhì）耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移（yí）到爐渣中，具有除去雜質、淨（jìng）化（huà）鋼水的功能。由於CaO的氧勢（shì）很低，鎂鈣質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼（gāng），是（shì）爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨鋼、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（duì）白雲石質（zhì）耐火（huǒ）材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果（guǒ）。

MgO在真空條件下（xià）容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩（mó）爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中加入一定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在（zài）高溫（wēn）真空條件下使（shǐ）用比純MgO質耐火材料更（gèng）合適（shì）。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低（dī），熔渣必（bì）須是CaO含量（liàng）高的高堿度渣（zhā），並且（qiě）鋼（gāng）水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇（zé）氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢（shì）也很小，因此，精煉設備（bèi）應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但（dàn）鋼包中采（cǎi）用CaO含量（liàng）高即堿度高（gāo）的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣（gài）質耐火材料同樣也有利脫（tuō）P。

鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是（shì）熔（róng）渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化（huà）合物（wù）C2S或（huò）C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題（tí），采用真空精煉，其（qí）H主要來自熔渣或（huò）精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（zhǎng）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（liàng）增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料（liào）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熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在（zài）鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田（tián）琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水（shuǐ）中S的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反應45min時，脫S效（xiào）果更好（hǎo），脫S率達（dá）70.12%；超過（guò）45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了（le）使鋼（gāng）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（fāng）麵可以盡（jìn）可能降（jiàng）低鋼包內襯的再（zài）氧（yǎng）化能（néng）力，另一方麵可以避（bì）免強還原條件下鋼包渣導致耐火（huǒ）材料的過度消耗。

耐火材料（liào）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（de）影響。實驗結果表明：當澆（jiāo）注料中w（CaO）為（wéi）25%時，鋼中P含量大幅（fú）度降低，由原始的（de）0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水（shuǐ）碳含（hán）量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料（liào），鋼水顯著（zhe）增C，當同一製品第二次（cì）使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量（liàng）的影響：耐火材料中的（de）水分（fèn）以及其中的有機粘（zhān）結劑會對（duì）鋼水（shuǐ）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保（bǎo）護套（tào）管保護主流（liú）時（shí），有（yǒu）機粘結劑導致吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有效地降低（dī）鋼水的吸H量（liàng）。

耐火材料（liào）對（duì）鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很（hěn）低，近年來氮化物在耐火（huǒ）材料中應（yīng）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）間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的增（zēng）N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研（yán）究（jiū）了鎂鈣、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：在反應30min的情況下，隻（zhī）有鎂鈣質耐（nài）火材料能去除（chú）鋼水中的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣耐火材料（liào）中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約（yuē）為（wéi）1400℃左右（yòu），可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應（yīng）生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表（biǎo）麵上剝（bāo）落（luò）下來上（shàng）浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐（nài）火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂（měi）鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義兵（bīng）等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的（de）抗渣（zhā）性。試驗（yàn）結果得出（chū），CaO含量高的白雲石（shí）磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）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更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三（sān）種磚的侵蝕和滲透比高（gāo）堿度渣嚴重得多。相對而（ér）言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好於（yú）不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣（gài）磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕（shí）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（zhā）的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力（lì），主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

湛江鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及（jí）抗（kàng）侵蝕的研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣（gài）磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳（tàn）磚具有更好的真空穩（wěn）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（gāo），抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量（liàng）越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐（lú）的初期渣、中（zhōng）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MgO—C磚（zhuān）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（zhuān）的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保（bǎo）護層；可是中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因為其在高溫（wēn）中及被渣（zhā）中∑FeO溶解（jiě），所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱震穩（wěn）定（dìng）性好，抗酸性熔渣能力強；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。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影（yǐng）響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量非常少，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（zhǔn）並且分布均勻，使鋼材具有（yǒu）高性（xìng）能、高品質。在鋼水從冶煉（liàn）到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐（nài）火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬（shǔ）夾雜物（wù），而（ér）且（qiě）不（bú）汙染環境。