徐平坤（kūn）

以（yǐ）前，從（cóng）煉鋼工藝的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐（nài）火材料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認為（wéi）耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石（shí）質（鎂鈣質）耐火材料的理論（lùn）研究（jiū）和實際試驗（yàn），得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化（huà）鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉（liàn）裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣（gài）質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理論組（zǔ）成為（wéi）w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐（nài）火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中（zhōng），白雲石質耐火材料是指全部（bù）用煆燒或電熔的白雲石做原料的（de）定型或不定形耐火材料；鎂白雲（yún）石和鎂（měi）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（de）變化影響鎂鈣質製品的高溫（wēn）使（shǐ）用性能，MgO含量越高（gāo），抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗（kàng）水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的（de）能力（lì）越強，高溫蠕（rú）變越大，抗剝落性能和脫硫、脫（tuō）磷的效果越好，但抗水化和（hé）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不同部位（wèi）使用條件（jiàn），合（hé）理選（xuǎn）擇（zé）鎂鈣質耐火材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白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等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉（liàn）除去鋼中雜質及夾雜物以（yǐ）及脫氣（qì）、調整（zhěng）化學成分和均勻化等。鎂鈣（gài）質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有（yǒu）除去雜（zá）質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適（shì）合用於冶煉低氧鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等（děng）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（huǒ）材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多（duō）試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在（zài）真空條件下容（róng）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）就可使MgO相對揮發性大大降（jiàng）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。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，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在高溫下以氣態存在，在（zài）鋼水中的溶解度（dù）很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小（xiǎo），因此，精煉設備應該選用（yòng）鎂鈣質耐火材料。溫度升高不（bú）利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的（de）熔渣有（yǒu）利脫P，因此，用（yòng）CaO含量高的鎂鈣質耐火（huǒ）材料同樣也（yě）有（yǒu）利脫P。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中（zhōng）SiO2滲入會與MgO-CaO耐火（huǒ）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（ér）抑製熔渣的滲（shèn）透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主（zhǔ）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。熱力學（xué）分析認（rèn）為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充分排除（chú）其（qí）中的水分，就不存在鋼水中氫（qīng）（H）含量增（zēng）高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的（de）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（de）氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）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（duì）鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果（guǒ）更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是（shì）很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再（zài）氧化能（néng）力，另一方麵可以避免強（qiáng）還原（yuán）條件（jiàn）下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材（cái）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含量的影響（xiǎng）。實驗結（jié）果表明（míng）：當澆注（zhù）料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低（dī），由原（yuán）始的0.1%降低到0.01%，進一（yī）步（bù）提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗（yàn）表明（míng），使（shǐ）用含C耐火材料，鋼（gāng）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C。

耐火材料對（duì）鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的（de）水分以及（jí）其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影（yǐng）響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中（zhōng）使用保護套管保護主（zhǔ）流時，有機粘結（jié）劑導致吸（xī）H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影響：傳統耐（nài）火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受（shòu）到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的（de）增N量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄（zhù）的增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（rén）研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化（huà）的影（yǐng）響（xiǎng），實驗表明（míng）：在反應30min的情（qíng）況下，隻有鎂鈣質耐（nài）火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材（cái）料均使鋼水夾雜物數量（liàng）增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中（zhōng）的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右（yòu），可有效地去（qù）除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合（hé）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麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料中的活性CaO含量越（yuè）高，吸附（fù）鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕（shí）性能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度（dù）渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂（měi）鈣磚抵（dǐ）抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵（dǐ）抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好（hǎo）的抵抗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（biǎo）層致密化（huà）而有（yǒu）效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較（jiào）強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對（duì）基質的強溶蝕並（bìng）滲透作用。

保山鎂磚之鎂鈣碳（tàn）磚的性能及抗侵蝕的研究（jiū）

鎂（měi）鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具（jù）備（bèi）鎂鈣磚的特性（xìng）外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚（zhuān）具（jù）有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚（zhuān）的性能同（tóng）時取決於CaO及（jí）C的含量。CaO含（hán）量（liàng）越高，抗剝（bāo）落性能越好，淨化鋼水的（de）效果也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝（bāo）落性能越強。

鎂鈣碳磚的（de）抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、中期渣（zhā）和終期（qī）渣分別對鎂鈣（gài）碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）表明（míng）：初期渣（zhā）MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結（jié）構剝落，蝕損最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚的（de）侵蝕（shí）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MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因為其在高溫中及（jí）被渣（zhā）中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究（jiū）結果（guǒ）表明（míng）鎂白雲石碳磚高（gāo）溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔（róng）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（hé）冶煉鋼的（de）電爐爐襯。

白（bái）雲石（shí）質耐火材（cái）料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔淨鋼係（xì）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量少，而且尺寸很小和（hé）形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉（liàn）到精煉（liàn）的整（zhěng）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多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂（měi）鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的非金屬（shǔ）夾雜物，而且不汙染環境（jìng）。