徐平（píng）坤
以前，從煉（liàn）鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼（gāng）水產生汙染（rǎn）。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，反而能淨（jìng）化鋼水，並且（qiě）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。
白雲石與鎂鈣質耐（nài）火材料的特（tè）征（zhēng）
白（bái）雲（yún）石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆燒後（hòu）的理論組（zǔ）成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂鈣質耐火材料主要（yào）包（bāo）括白雲石質（zhì）耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、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（róng）的白雲石做原料的（de）定型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白（bái）雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣（gài）質製品的高溫使用性能（néng），MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗水化能力越強（qiáng）；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性（xìng）能和（hé）脫硫、脫（tuō）磷的效果越（yuè）好，但抗（kàng）水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的（de）性能越差。因（yīn）此，應該根據（jù）爐外（wài）精煉等熱工設備的不同部位（wèi）使用條件，合理選擇鎂鈣（gài）質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質耐火材料對（duì）淨化（huà）鋼水作用的影響
潔淨鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾雜物以及（jí）脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與（yǔ）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、淨化（huà）鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料（liào）也適（shì）合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特殊鋼等設備的耐火材料（liào）。近年來（lái），為了淨化（huà）鋼（gāng）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試驗研（yán）究，取得了很好的結果。
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（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。
鋼水中的脫S反應中，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（zhōng）溶（róng）解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧（yǎng）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（de）溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備（bèi）應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫（tuō）P，但鋼包中采（cǎi）用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（yàng）也有利脫P。
鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別（bié）是熔渣中SiO2滲入（rù）會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）熔（róng）點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。
關於H含量的問題，采用真空（kōng）精煉，其H主要（yào）來自熔渣或精煉（liàn）設備內（nèi）襯耐火材料的水分及（jí）有機添加物。熱力學分析（xī）認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）對鋼水（shuǐ）性能的影響
耐火材料對鋼中氧含（hán）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，在鋼水中的溶解度很小（xiǎo），被認（rèn）為是防止鋼水（shuǐ）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，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回（huí）S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果（guǒ），使用白雲石質（zhì）鋼包內襯（chèn）是很必要的（de），這樣一方麵可以盡（jìn）可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵（miàn）可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過（guò）度消（xiāo）耗。
耐火材料對鋼中P含量的影（yǐng）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（fú）度降低（dī），由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。
耐（nài）火材料對鋼水（shuǐ）碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。
耐（nài）火材（cái）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（liàng）產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有（yǒu）機粘結劑導致（zhì）吸H。對鋼包、中間（jiān）包烘烤，能有效地降低（dī）鋼水（shuǐ）的吸H量。
耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火（huǒ）材料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在（zài）耐火材（cái）料中（zhōng）應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在（zài）鋼包與（yǔ）中間包之（zhī）間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。
耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影（yǐng）響，實驗表（biǎo）明：在反應30min的（de）情況下，隻有鎂鈣（gài）質（zhì）耐火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火（huǒ）材（cái）料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣耐火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應（yīng）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SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物（wù）被吸（xī）附（fù）鎂鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）表麵上（shàng）剝落下來上浮至保護（hù）渣層中；在鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物（wù）的（de）能力越強。
鎂鈣（gài）質耐火材料的抗（kàng）侵（qīn）蝕性能：梁義兵（bīng）等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉（liàn）用鎂鈣磚的抗渣性。試（shì）驗結果得（dé）出，CaO含量高的白（bái）雲石（shí）磚抗高（gāo）堿度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比較強。燒（shāo）成白（bái）雲石磚基質（zhì）部分致密程（chéng）度（dù）高，較不燒白雲石（shí）磚具有更好的（de）抗高堿度渣侵蝕（shí）性。堿度（dù）較低的（de）VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對（duì）而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的（de）抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為（wéi）渣與鎂鈣材（cái）料作（zuò）用析（xī）出C3S，使材料表層致密（mì）化而有效抑製熔（róng）渣的滲透。低堿度熔渣具有較強（qiáng）的（de）侵蝕和滲透（tòu）能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲（shèn）透作用。
駐馬店（diàn）鎂磚之鎂鈣（gài）碳磚的（de）性能（néng）及抗侵（qīn）蝕的研究
鎂鈣碳磚（zhuān）主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具備鎂鈣磚（zhuān）的特性外，鎂鈣碳磚（zhuān）比鎂碳磚具有（yǒu）更好的真空（kōng）穩定性（xìng）、抗熱震性（xìng）。鎂（měi）鈣碳磚的性能同時取決（jué）於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。
鎂鈣碳磚的抗（kàng）侵蝕研究：崔（cuī）淑賢等人采（cǎi）用煉鋼轉（zhuǎn）爐（lú）的初期渣、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（bāo）落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比（bǐ）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磚侵蝕嚴重。
孫惠章等人研究結果表明（míng）鎂白雲石（shí）碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣（zhā）能力強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫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（gāng）的影響
潔淨鋼係指鋼中有害（hài）成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非（fēi）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）高性能、高品（pǐn）質。在鋼水從冶煉到精煉（liàn）的整個過程中，耐火材（cái）料始終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐火材料對鋼（gāng）水或多（duō）或少總有些汙染，唯有白（bái）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，而且不汙染環（huán）境。
