徐（xú）平坤
以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮（lǜ）與鋼水直接（jiē）接觸的耐火（huǒ）材料對鋼水的淨化作用（yòng），總（zǒng）是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對（duì）白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論（lùn）研究和（hé）實際試驗（yàn），得出（chū）鎂鈣質材料（liào）不但不（bú）汙染鋼水，反（fǎn）而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外精煉（liàn）裝置中應用日益增加（jiā）。
白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征
白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒（shāo）後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值（zhí）為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐（nài）火材料、鎂白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂鈣質耐火材料。
其中，白雲石質耐火材料是指全部用（yòng）煆燒或電熔的白雲石做（zuò）原料的定型或不（bú）定形耐火（huǒ）材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用（yòng）鎂石與白雲石（shí）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（shǐ）用（yòng）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，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（gāi）根據（jù）爐外精煉等熱工設備（bèi）的不同（tóng）部位使用條件，合理（lǐ）選（xuǎn）擇鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）中的（de）w（CaO）/w（MgO）。
白雲（yún）石質耐火材料對淨化（huà）鋼水作用的影響（xiǎng）
潔淨鋼、特殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含（hán）量要求（qiú）嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成（chéng）分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉移到（dào）爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功（gōng）能。由於CaO的氧勢很低（dī），鎂鈣質耐火材（cái）料也適合用於冶（yě）煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水（shuǐ）、延（yán）長爐襯壽命、降低耐（nài）火材料（liào）消耗，研（yán）究人員對白雲石質（zhì）耐火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。
MgO在真空條件下容易揮發（fā），而CaO對MgO的揮發（fā）性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質（zhì）材料中加入一定量的CaO製（zhì）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（cái）料更合適。
鋼水中的脫（tuō）S反應中，要使鋼（gāng）水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並（bìng）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（shì）盡可能低的耐（nài）火材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此（cǐ），精煉設備應該選用鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包（bāo）中采用（yòng）CaO含量高即堿度高的熔渣有（yǒu）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（liào）的熱震穩定性高、抗渣滲透性（xìng）好，特別是熔渣中SiO2滲入會（huì）與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔（róng）渣的滲透。
關於H含量（liàng）的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉（liàn）設備內襯（chèn）耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分（fèn）析認為：要（yào）在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的（de）水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐火材料（liào）對鋼水性能的影響
耐（nài）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，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。
耐火材料（liào）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（yīng），檢驗鎂鈣質耐火材料的（de）脫S效果。結（jié）果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象（xiàng）。為了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，另一方麵可以避免強（qiáng）還原條件下鋼包渣（zhā）導致耐火材（cái）料的過度消耗。
耐火材（cái）料對鋼中（zhōng）P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中（zhōng）P含（hán）量的影響。實驗結果表明：當澆（jiāo）注料中w（CaO）為25%時，鋼（gāng）中P含量大幅度降低，由原始（shǐ）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。
耐火（huǒ）材料對鋼水碳含量的影響：實（shí）驗（yàn）表明（míng），使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同（tóng）一製品第二次（cì）使（shǐ）用（yòng）時，鋼水僅發生輕（qīng）微（wēi）增C。
耐火材（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，有機粘（zhān）結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能（néng）有效地降低鋼水的吸H量（liàng）。
耐火材料對鋼（gāng）中N(氮)含量的影響（xiǎng）：傳統耐火材料N含量很低，近年（nián）來（lái）氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成（chéng）增（zēng）N。更大的增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，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（huǒ）材料對鋼（gāng）水中夾雜物的影響：田琳等（děng）人研究了鎂鈣（gài）、鎂鋁、鎂鉻（gè）耐火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐（nài）火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與鎂（měi）鈣耐火材料（liào）中的（de）CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約（yuē）為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔（róng）點化合物被吸（xī）附（fù）鎂鈣質耐火材料表麵，形成（chéng）保（bǎo）護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材料表麵上剝落（luò）下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼（gāng）水中夾雜（zá）物的能力越強（qiáng）。
鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶（yě）煉（liàn）用鎂（měi）鈣磚的抗渣性（xìng）。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵（qīn）蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高（gāo），較不燒白雲（yún）石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低（dī）的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高堿（jiǎn）度渣嚴重得多。相對而言，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含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料（liào）具有良好的抵抗高堿度（dù）熔渣的侵（qīn）蝕和滲透能力，這是因為（wéi）渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表（biǎo）層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣（zhā）具（jù）有較強的侵蝕和滲透（tòu）能力，主要（yào）是（shì）熔（róng）渣對（duì）基質的強溶蝕並滲透作用。
安徽鎂磚之鎂（měi）鈣碳磚的（de）性能及（jí）抗侵蝕的研究
鎂鈣碳磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚（zhuān）具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚（zhuān）的（de）性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含（hán）量越（yuè）高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越（yuè）好；C含量（liàng）越高，抗渣侵（qīn）蝕和抗剝（bāo）落性能越強。
鎂鈣碳磚的抗侵蝕（shí）研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期（qī）渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實（shí）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磚產生結構剝落，蝕（shí）損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保（bǎo）護層；可是中期渣和終期渣，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（yán）重。
孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗（kàng）氧化性和熱震穩（wěn）定性好（hǎo），抗酸性熔渣能力（lì）強（qiáng）；而且磚中的（de）CaO有（yǒu）利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的（de）電爐爐襯。
白雲石（shí）質耐火材料對（duì）潔淨鋼（gāng）的影響（xiǎng）
潔淨鋼係指鋼中（zhōng）有害成分（S、P、O、H、N）含量非（fēi）常少，非金屬夾雜物（wù）不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製（zhì），合金元素成分（fèn）精準並且分布（bù）均（jun1）勻，使鋼材（cái）具（jù）有高性能（néng）、高品質。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接觸，一般耐火材料對鋼水或（huò）多或少總有些汙染（rǎn），唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼（gāng）中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。
