徐平坤（kūn）

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒（méi）有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐火材料對鋼水的淨化（huà）作用，總是認為耐（nài）火（huǒ）材料或多或少地會對鋼水產生汙染（rǎn）。可（kě）是通過對白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐火材（cái）料（liào）的理論研究和實際試驗（yàn），得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙（wū）染環（huán）境，在（zài）AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐（nài）火材料的（de）特征

白雲（yún）石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原（yuán）料，煆燒（shāo）後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂鈣質耐火材料主要（yào）包括白雲石質耐火材料、鎂白（bái）雲石質耐火（huǒ）材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐（nài）火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料（liào）的定型或（huò）不定（dìng）形耐火（huǒ）材料；鎂白雲石和鎂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（liàng）的變化影響鎂鈣質（zhì）製品的高溫（wēn）使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的（de）能力越（yuè）強，高溫蠕變越大，抗（kàng）剝落性能和脫（tuō）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（cǐ），應該根據爐外精煉等熱工（gōng）設備的不（bú）同部位（wèi）使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材（cái）料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊（shū）鋼等對鋼中的（de）雜質O、S、P、C、H、N等元（yuán）素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求（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（yún）化等（děng）。鎂鈣質耐火材料中（zhōng）的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質（zhì）反應（yīng），使其轉移到爐渣（zhā）中，具有除去（qù）雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料（liào）也（yě）適合用於（yú）冶煉（liàn）低氧鋼，是爐外精煉冶（yě）煉（liàn）潔淨（jìng）鋼、純淨鋼（gāng）、特殊鋼等設備的耐（nài）火材料。近年來，為了淨化鋼（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究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對揮發性大大降（jiàng）低（dī）。因此，MgO質材（cái）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）耐火材料更合適。

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。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材（cái）料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣態存在（zài），在鋼（gāng）水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料。溫度（dù）升高（gāo）不利於（yú）脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高（gāo）的鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）也有利（lì）脫P。

鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火（huǒ）材（cái）料中的CaO反應（yīng）生成高熔點化合物C2S或C3S,形（xíng）成保護（hù）層，從而抑製熔渣的滲透。

關於（yú）H含量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分（fèn）及有機（jī）添加物。熱力學分（fèn）析認（rèn）為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤（kǎo），充分排除其中的水分，就不存（cún）在鋼（gāng）水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材（cái）料對鋼水性（xìng）能的影響

耐火材料對鋼（gāng）中氧含量的影響：王（wáng）龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力（lì）學穩定（dìng）性高，具有很低的氧平衡分壓（yā），在鋼水中的溶解度很小（xiǎo），被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料（liào）對鋼中（zhōng）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（fǎn）應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率降低，出現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲得（dé）有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是（shì）很（hěn）必要的，這樣一方（fāng）麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一（yī）方麵可以避免（miǎn）強（qiáng）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：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼（gāng）中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注（zhù）料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一（yī）步提高CaO含（hán）量，鋼中（zhōng）P含（hán）量僅有小幅度降（jiàng）低。

耐火（huǒ）材料（liào）對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水（shuǐ）顯（xiǎn）著（zhe）增（zēng）C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

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

耐火材料對鋼中N(氮)含（hán）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分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與（yǔ）中（zhōng）間包之間，保（bǎo）護（hù）套（tào）管非常重要，連鑄（zhù）的增N點就是長水口保護，此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水（shuǐ）中夾（jiá）雜（zá）物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管（guǎn）線（xiàn）鋼鋼（gāng）水（shuǐ）潔淨化的影響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火材料中（zhōng）的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有（yǒu）效地去除鋼中Al2O3夾雜（zá）物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材料表麵，形成保護（hù）層，或者（zhě）從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保（bǎo）護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸（xī）附（fù）鋼水中夾雜（zá）物的能力越強。

鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料（liào）的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用（yòng）靜態（tài）坩堝（guō）法研究3種（zhǒng）不鏽（xiù）鋼冶煉（liàn）用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果（guǒ）得出，CaO含量高的白雲（yún）石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力比較強。燒成（chéng）白雲石磚（zhuān）基質部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具有（yǒu）更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿（jiǎn）度較低的（de）VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低（dī）的鎂鈣磚（zhuān）。鎂（měi）鈣質材料具有良好的抵抗（kàng）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，使材料表層致（zhì）密（mì）化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度（dù）熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

大渡口鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳（tàn）磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具備鎂鈣磚的（de）特性（xìng）外，鎂鈣碳磚比鎂（měi）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（hán）量越高，抗剝落性能（néng）越好，淨化鋼水的效果（guǒ）也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期（qī）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磚蝕損率比（bǐ）MgO—CaO—C磚（zhuān）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（zhuān）的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損率反而分（fèn）別比MgO—C磚（zhuān）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鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和（hé）熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石（shí）質耐火材料對潔淨鋼的影（yǐng）響

潔淨（jìng）鋼係指鋼中（zhōng）有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾（jiá）雜物不（bú）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均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的（de）整個（gè）過（guò）程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料（liào）對（duì）鋼水或多或（huò）少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而（ér）且不汙染環境。