徐平坤（kūn）

以（yǐ）前，從（cóng）煉（liàn）鋼工藝的角度研（yán）究提高鋼的純淨度（dù），沒（méi）有考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是（shì）認（rèn）為耐火材料或多或（huò）少地會對（duì）鋼水產（chǎn）生汙染。可是通（tōng）過對（duì）白（bái）雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的（de）理論研究（jiū）和實際試驗（yàn），得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外（wài）精煉（liàn）裝置中應用日（rì）益增加。

白雲（yún）石與（yǔ）鎂鈣質耐火材（cái）料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆（duàn）燒後的理論組（zǔ）成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火（huǒ）材料主要包括（kuò）白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料（liào）。

其中，白雲（yún）石質（zhì）耐火材料是指全部（bù）用煆燒或電熔的白雲（yún）石做原料的定型或不定形耐火材料；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（huǒ）材料。MgO、CaO含量的（de）變化影響鎂鈣質製品的（de）高溫（wēn）使用（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，抗（kàng）剝落性能和（hé）脫（tuō）硫、脫磷的效果越（yuè）好（hǎo），但抗水化和（hé）抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因此（cǐ），應（yīng）該（gāi）根據（jù）爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的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（hán）量要（yào）求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料（liào）中的遊離CaO，易（yì）與鋼水中的S、P等雜質反應，使其（qí）轉移到爐渣中，具有除去（qù）雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也適合用（yòng）於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延（yán）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（ér）CaO對MgO的揮發性是有影響的，含（hán）有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在高溫（wēn）真空（kōng）條件下使用比純MgO質（zhì）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（zhā）必須是CaO含量高（gāo）的（de）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（zài）鋼水中的溶解度很小，而（ér）CaO的氧（yǎng）勢也很小（xiǎo），因此，精（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫（tuō）P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此（cǐ），用（yòng）CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有（yǒu）利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與（yǔ）MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生（shēng）成（chéng）高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑（yì）製熔渣的滲透（tòu）。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其（qí）H主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（lì）學（xué）分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排（pái）除其中（zhōng）的水分，就不存在（zài）鋼（gāng）水（shuǐ）中氫（H）含量增高問題。

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（yǎng）平衡分壓（yā），在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，被認為是（shì）防止鋼水增氧的有效（xiào）材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等（děng）人試（shì）驗研究鎂鈣磚（zhuān）與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出現“回（huí）S”現象。為了使鋼包獲得有效的（de）脫S效果，使用白（bái）雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另（lìng）一方麵可以避免強還原條（tiáo）件下鋼包渣導（dǎo）致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影（yǐng）響：匡加才（cái）研究MgO—CaO質澆（jiāo）注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當（dāng）澆（jiāo）注料中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（xiǎng）：實（shí）驗（yàn）表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二（èr）次使用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐火材料對鋼中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（shēng）顯著影響。連鑄過程中，鋼包（bāo）和中間包係（xì）統中使用保護（hù）套管保護主（zhǔ）流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有（yǒu）效地降低鋼（gāng）水（shuǐ）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（huà）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（de）增N量在鋼包與中間包之間，保護套（tào）管非常重要，連鑄（zhù）的（de）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（jiá）雜物的影響：田琳等人研究了（le）鎂（měi）鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管（guǎn）線鋼鋼水潔淨化的影響（xiǎng），實驗表明：在反應30min的情況下（xià），隻（zhī）有鎂鈣（gài）質耐火材料能（néng）去除鋼水中的夾（jiá）雜物，其餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的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(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸（xī）附鎂鈣（gài）質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質（zhì）耐火材料表（biǎo）麵上剝落下來上浮至保（bǎo）護渣層中；在鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物（wù）的能（néng）力越強。

鎂鈣質耐火材（cái）料的抗侵（qīn）蝕（shí）性（xìng）能：梁義（yì）兵等人采用靜態坩堝法研究（jiū）3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出（chū），CaO含量高的白雲石磚（zhuān）抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比（bǐ）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，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好於不燒鎂（měi）鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔（róng）渣的侵蝕和滲透能力，這是因（yīn）為渣（zhā）與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化（huà）而有效抑製熔（róng）渣的滲透。低堿度熔渣具有較（jiào）強的侵蝕和滲透能力（lì），主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

佛山鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒（shāo）成鎂鈣磚種類（lèi）複（fù）雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外（wài），鎂鈣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（de）性能同時取（qǔ）決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越（yuè）好；C含（hán）量越高，抗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（yòng）煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進（jìn）行實驗。實驗結果表（biǎo）明：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（shēng）結（jié）構剝落（luò），蝕損最（zuì）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（qī）渣和終期（qī）渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚（zhuān）高0.4%和1.2%，因為（wéi）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（zhāng）等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性（xìng）熔渣能（néng）力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼的電（diàn）爐爐（lú）襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且（qiě）尺（chǐ）寸很小和形態得到控製，合金（jīn）元素成分（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中（zhōng），耐火材（cái）料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或（huò）多（duō）或少總有些汙（wū）染，唯有白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（jiá）雜物，而且不汙染環境。