徐平坤（kūn）
以前（qián），從煉鋼工藝的角度（dù）研究提高鋼的純淨度（dù），沒有（yǒu）考慮與鋼水直接接觸的耐火材料（liào）對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的理論（lùn）研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水（shuǐ），反而能（néng）淨化（huà）鋼（gāng）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（yì）增（zēng）加。
白（bái）雲石與鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料的特征
白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦物原料（liào），煆燒（shāo）後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值為1.93。鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料主要包括白雲石質（zhì）耐火材料（liào）、鎂白雲石質耐（nài）火材（cái）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的白雲石（shí）做原料的定（dìng）型或不定形耐火材料（liào）；鎂白雲石和鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料是（shì）用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，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（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但（dàn）抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此（cǐ），應該根據爐外精煉等熱工設備（bèi）的（de）不同部位使用條件，合（hé）理選擇鎂鈣質（zhì）耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質耐火材（cái）料（liào）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（zá）物（wù）的含量要求嚴（yán）格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及（jí）脫氣（qì）、調整化學成分和均（jun1）勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應（yīng），使其轉移到爐（lú）渣（zhā）中，具有除去雜質、淨化鋼水的（de）功能。由於CaO的氧勢（shì）很（hěn）低，鎂鈣質耐火材料也適（shì）合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊鋼（gāng）等設備的耐火材料（liào）。近年來（lái），為了淨化鋼水（shuǐ）、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白（bái）雲石質耐火材料（liào）進行（háng）了許多試驗研究，取得了很好的結果。
MgO在真空條件下（xià）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相對揮發性大大降低（dī）。因此，MgO質材料（liào）中（zhōng）加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件（jiàn）下使用比純MgO質耐火材料更合適（shì）。
鋼水中（zhōng）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（dī）。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（zài），在鋼（gāng）水中的溶解度很小，而CaO的氧（yǎng）勢也很（hěn）小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用（yòng）CaO含（hán）量高即堿（jiǎn）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利（lì）脫P。
鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好（hǎo），特（tè）別是熔渣中SiO2滲入會與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，從而抑製熔渣的滲透。
關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設（shè）備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱（rè）力學分析認為：要（yào）在1200℃下長期烘烤，充分排除其中（zhōng）的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂（měi）鈣質耐火材料對鋼水性能的影響
耐（nài）火材料對鋼（gāng）中氧含量的影（yǐng）響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）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（zēng）氧的有效材料。
耐火材料（liào）對鋼中S的影（yǐng）響：田琳等人（rén）試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的（de）脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫（tuō）S率達70.12%；超過（guò）45min，脫S率降低，出（chū）現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲得（dé）有效的脫S效果，使用白雲（yún）石質鋼包內襯是很必（bì）要的，這樣（yàng）一（yī）方麵（miàn）可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯的（de）再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。
耐火材料對鋼中P含量的影響（xiǎng）：匡（kuāng）加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗（yàn）結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度（dù）降低，由原（yuán）始的（de）0.1%降低到0.01%，進一步（bù）提高CaO含量，鋼中P含（hán）量僅有小幅度降低。
耐火材（cái）料對鋼水碳含量的影（yǐng）響：實（shí）驗表明，使用含C耐火（huǒ）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。
耐火（huǒ）材（cái）料對鋼中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材（cái）料中的水分以及其中的有機粘結劑會（huì）對（duì）鋼水中（zhōng）的H含量產生（shēng）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（jī）粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤（kǎo），能有效（xiào）地降低鋼水的吸H量。
耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水造成增（zēng）N。更大的增N量在鋼包與中間包（bāo）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。
耐火材料（liào）對鋼水中夾雜物的（de）影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼（gāng）鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反（fǎn）應30min的情況下，隻有鎂鈣（gài）質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物（wù），其餘的堿（jiǎn）性耐（nài）火材料均使（shǐ）鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反（fǎn）應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點（diǎn）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(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）表（biǎo）麵上（shàng）剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸附鋼水中夾雜物的（de）能力越強。
鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能：梁義兵（bīng）等人采用靜態坩堝法研究3種（zhǒng）不鏽鋼冶煉用（yòng）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（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。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（qīn）蝕性。堿度較低的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（yán），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含量高的燒成鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣（gài）質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這（zhè）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的滲（shèn）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（zuò）用。
保定（dìng）鎂磚之鎂（měi）鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究
鎂鈣碳磚主要性能：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（gài）碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高（gāo），抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也（yě）越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝（bāo）落性能（néng）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（de）初期渣、中期（qī）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（qī）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（gòu）剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵（miàn）上（shàng）產（chǎn）生（shēng）了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕損率（lǜ）反而（ér）分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及（jí）被渣中（zhōng）∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。
孫（sūn）惠章等人研究結（jié）果（guǒ）表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好（hǎo），抗酸性熔渣能力強；而且磚（zhuān）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（shí）質耐火材料（liào）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，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布（bù）均勻，使（shǐ）鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個（gè）過程中，耐（nài）火材料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染（rǎn），唯有白雲石質即鎂鈣（gài）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。
