徐平坤

以（yǐ）前，從煉鋼工藝的角度研究（jiū）提（tí）高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼（gāng）水直接接觸（chù）的耐火材料對鋼水（shuǐ）的淨化作用（yòng），總是認（rèn）為耐火材料或多或（huò）少地會對鋼水產生汙染。可是通（tōng）過對白雲石質（zhì）（鎂鈣（gài）質）耐火（huǒ）材料的理論研究（jiū）和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質材料不但不汙染鋼水，反而能淨（jìng）化鋼水，並（bìng）且也不汙染環境，在（zài）AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征（zhēng）

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒（shāo）後的理論（lùn）組成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主（zhǔ）要包（bāo）括（kuò）白（bái）雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐（nài）火材料、鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）。

其（qí）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定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白雲石合（hé）成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影（yǐng）響鎂鈣（gài）質製（zhì）品（pǐn）的高（gāo）溫使（shǐ）用性能，MgO含（hán）量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能（néng）力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕（shí）的性能越差。因此（cǐ），應（yīng）該根據爐外精煉等熱工設備（bèi）的不同（tóng）部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響（xiǎng）

潔淨鋼（gāng）、特殊鋼等對鋼中的（de）雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的（de）含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質（zhì）及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等（děng）。鎂（měi）鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到（dào）爐渣中，具（jù）有除（chú）去雜質、淨（jìng）化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質（zhì）耐火材料也適合（hé）用於冶（yě）煉低氧鋼（gāng），是爐外精煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨（jìng）鋼、特（tè）殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐（lú）襯壽命、降（jiàng）低耐火材料消耗，研究人員（yuán）對白雲（yún）石質耐火材料進行了許（xǔ）多試（shì）驗（yàn）研（yán）究，取得了很好的結果（guǒ）。

MgO在真空條（tiáo）件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性是有影（yǐng）響的，含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數（shù））就可（kě）使MgO相對揮（huī）發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定（dìng）量的CaO製成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（liào）更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔（róng）渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並（bìng）且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量（liàng）低，就要選（xuǎn）擇氧勢盡（jìn）可能低的耐火材料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存在（zài），在鋼水中的溶解（jiě）度（dù）很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應（yīng）該選用鎂鈣質耐火材料。溫度（dù）升高不利於脫P，但鋼包中采（cǎi）用CaO含量高（gāo）即堿度高的熔渣（zhā）有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料（liào）同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好（hǎo），特別（bié）是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐（nài）火材料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化（huà）合物C2S或（huò）C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的（de）問題，采用真（zhēn）空精煉，其H主要（yào）來自熔渣或精煉（liàn）設備內襯耐火材料的水分及（jí）有機添加物。熱力學分析認為：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。

鎂鈣質耐火材料（liào）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（děng）人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高（gāo），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（nài）火材料對鋼中S的影響：田琳等（děng）人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中（zhōng）S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果（guǒ）表明（míng）：在（zài）1600℃下，反應45min時，脫S效（xiào）果更好，脫S率達（dá）70.12%；超過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫（tuō）S效果，使（shǐ）用白雲石質鋼包內襯（chèn）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（néng）力，另一方麵（miàn）可以避免強還原條（tiáo）件下鋼包渣導致耐（nài）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（duì）鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中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%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材（cái）料（liào）對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使（shǐ）用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用（yòng）時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對（duì）鋼（gāng）中（zhōng）H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及（jí）其中的有機粘（zhān）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（yòng）保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中（zhōng）間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸（xī）H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材（cái）料（liào）N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用（yòng）受到關注，如Sialon分（fèn）解對（duì）鋼水造（zào）成增N。更（gèng）大的增N量在鋼包與（yǔ）中間包之間（jiān），保護套管非（fēi）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（nài）火材料對鋼水中夾（jiá）雜物的影響：田琳等人研究了（le）鎂鈣、鎂（měi）鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼（gāng）鋼水（shuǐ）潔淨化的影（yǐng）響，實驗表明：在反應30min的（de）情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去（qù）除鋼水中的（de）夾（jiá）雜物，其餘的堿性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（shēng）成Ca12Al4O3的複（fù）合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效（xiào）地去除鋼中Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點（diǎn）化合物被吸附鎂鈣質耐火（huǒ）材料表麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材料（liào）表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣（gài）質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的（de）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）煉用鎂鈣磚的（de）抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度（dù）的（de）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（yún）石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低（dī）的VOD爐渣對三種磚（zhuān）的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕能力好（hǎo）於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好（hǎo）的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和（hé）滲透（tòu）能力，這是因為渣與鎂（měi）鈣材料作用析出C3S，使材（cái）料表層（céng）致密化而有效抑製熔渣的滲（shèn）透。低堿（jiǎn）度熔渣具有（yǒu）較強的侵蝕和（hé）滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲（shèn）透作用。

呼倫貝爾鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣（gài）磚（zhuān）的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱（rè）震（zhèn）性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於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好；C含（hán）量越高，抗渣侵蝕和抗剝（bāo）落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑（shū）賢等人采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及鎂碳磚的侵蝕（shí）進（jìn）行實驗（yàn）。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落（luò），蝕損最（zuì）嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因（yīn）為在磚（zhuān）的界（jiè）麵上產生了C2S保護層；可是中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損（sǔn）率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因（yīn）為其在高溫（wēn）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（bái）雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力（lì）強；而且磚中的CaO有（yǒu）利（lì）於鋼水的（de）脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材（cái）料對潔淨鋼的影響（xiǎng）

潔淨鋼（gāng）係指（zhǐ）鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，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，合金元素成分精準並且分布均（jun1）勻（yún），使鋼材具（jù）有高性能（néng）、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整（zhěng）個過程中，耐火材料始終與鋼（gāng）水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐（nài）火材料能淨化（huà）鋼水（shuǐ），除去鋼（gāng）中的非金屬夾雜物，而且不汙染環（huán）境（jìng）。