徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究（jiū）提高（gāo）鋼的純（chún）淨度，沒（méi）有考慮與鋼水直接接觸的耐（nài）火材料對（duì）鋼水的淨化作用，總是認為耐火材（cái）料（liào）或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白（bái）雲石質（鎂鈣（gài）質）耐（nài）火材料的理論研究和實際試（shì）驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，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（nài）火材料（liào）的特征（zhēng）

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的（de）理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材（cái）料主要（yào）包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質（zhì）耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其中（zhōng），白雲石質（zhì）耐火材料（liào）是指全部用（yòng）煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定形（xíng）耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂（měi）石與白雲石合成的（de）耐火材（cái）料（liào）。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高（gāo）溫使用性能，MgO含量越高，抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗（kàng）高SiO2熔渣的能力越強（qiáng），高（gāo）溫蠕變（biàn）越大，抗剝落（luò）性能和脫硫、脫磷的效果（guǒ）越好（hǎo），但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的（de）性能越（yuè）差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白（bái）雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中（zhōng）雜質（zhì）及夾雜物以（yǐ）及脫氣、調整化學成分（fèn）和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢（shì）很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐（lú）外精煉冶煉潔（jié）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（hào），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（le）很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對（duì）MgO的（de）揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使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質耐火材料，在高溫真空條（tiáo）件下使用比純MgO質（zhì）耐火材料更合（hé）適。

鋼水中的脫（tuō）S反（fǎn）應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能（néng）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在高溫下以氣態存在，在（zài）鋼水（shuǐ）中的溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很（hěn）小，因此，精（jīng）煉設備應該（gāi）選用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度（dù）升高不利於脫P，但鋼包中（zhōng）采用（yòng）CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有（yǒu）利脫P。

鎂鈣質耐火材料的（de）熱震穩定性高、抗渣滲透（tòu）性好，特別是熔渣中SiO2滲入會（huì）與MgO-CaO耐火材料中的（de）CaO反應生成高熔點化合物C2S或（huò）C3S,形成保護層，從而抑製（zhì）熔渣的滲（shèn）透。

關於H含（hán）量的問題，采用真空（kōng）精煉，其H主要來（lái）自熔渣或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℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不（bú）存在（zài）鋼水（shuǐ）中氫（qīng）（H）含量增高問題。

鎂鈣質（zhì）耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍（lóng）光等（děng）人認（rèn）為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低（dī）的氧平衡分（fèn）壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有（yǒu）效材料。

耐（nài）火材料對鋼（gāng）中S的影響：田琳等人試驗研究（jiū）鎂鈣磚與鋼水中（zhōng）S的反應，檢驗鎂鈣質（zhì）耐火材料的脫S效（xiào）果。結果表明：在1600℃下，反應45min時（shí），脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過（guò）45min，脫（tuō）S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了（le）使鋼包獲得有效的（de）脫S效果，使（shǐ）用（yòng）白雲（yún）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（huà）能力，另一方麵（miàn）可以避免強還（hái）原條件下鋼包（bāo）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（zhù）料中w（CaO）為（wéi）25%時，鋼中P含量大幅度降低（dī），由原始的（de）0.1%降低（dī）到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度降（jiàng）低。

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

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐（nài）火材料中的水分以及其中的有機粘（zhān）結劑會（huì）對鋼（gāng）水中的（de）H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中（zhōng）間包係統中使用保護套管保護主流時（shí），有機粘結劑導致吸（xī）H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能（néng）有效地降低鋼水的（de）吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮（dàn）)含量的影響：傳統耐火（huǒ）材料N含量很低，近年來（lái）氮化物（wù）在耐火材料中應用（yòng）受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼（gāng）包與中間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此（cǐ）處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的（de）影響：田琳等人研究了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對（duì）管線鋼鋼水（shuǐ）潔（jié）淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況（kuàng）下，隻有鎂（měi）鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火（huǒ）材料均使鋼水夾（jiá）雜物數量增加。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，熔點約（yuē）為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣（gài）)和C3S(矽酸三（sān）鈣)高熔點化合物（wù）被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂（měi）鈣質耐火材料表麵上剝落下來（lái）上（shàng）浮至保護渣層（céng）中；在鎂鈣質耐（nài）火材料中的活（huó）性（xìng）CaO含（hán）量越高，吸附鋼（gāng）水中夾雜物（wù）的（de）能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵（qīn）蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂（měi）鈣磚的抗渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高（gāo）的白（bái）雲石磚（zhuān）抗高（gāo）堿度的AOD渣侵蝕（shí）和（hé）滲透能力比較（jiào）強。燒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渣侵蝕性。堿度（dù）較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣（zhā）嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕性明顯好於（yú）不燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具（jù）有良好的抵（dǐ）抗高堿度熔渣（zhā）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（biǎo）層致（zhì）密化而有效（xiào）抑（yì）製熔渣的滲（shèn）透。低堿（jiǎn）度熔渣（zhā）具有（yǒu）較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

珠海鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕（shí）的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成（chéng）鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂碳磚具有（yǒu）更好的真（zhēn）空（kōng）穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳（tàn）磚（zhuān）的性能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能（néng）越好，淨化鋼水（shuǐ）的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣（zhā）分別對鎂（měi）鈣碳磚及鎂碳磚的（de）侵蝕（shí）進行實驗。實驗結果表明：初期（qī）渣（zhā）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（shì）因（yīn）為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和（hé）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（zài）高溫中及被渣中∑FeO溶（róng）解（jiě），所以比（bǐ）MgO—C磚侵蝕嚴重。

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

白雲石質耐（nài）火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且（qiě）尺寸很小和（hé）形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均（jun1）勻，使鋼材具（jù）有高性能、高品質。在鋼水從冶（yě）煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終（zhōng）與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲（yún）石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼（gāng）水，除去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙（wū）染環境。