徐平（píng）坤

以（yǐ）前，從煉鋼工藝（yì）的角度（dù）研究提高鋼的純（chún）淨度，沒有（yǒu）考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的耐火（huǒ）材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地（dì）會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（zhì）（鎂（měi）鈣質）耐火材料的理論研究（jiū）和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反（fǎn）而能（néng）淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外（wài）精煉（liàn）裝（zhuāng）置中應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的理論（lùn）組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料主要包（bāo）括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指（zhǐ）全部用（yòng）煆燒或電熔的白雲石做原料（liào）的定型或不定形（xíng）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（hé）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（yòng）性能，MgO含量越高（gāo），抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和（hé）抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐（lú）外精（jīng）煉等熱工設備的不同部位使用條件，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、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元（yuán）素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物的含量要求嚴格，需要爐外精（jīng）煉除去鋼中（zhōng）雜（zá）質及夾雜物以（yǐ）及（jí）脫氣、調整化學成（chéng）分和均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料中的遊離CaO，易與鋼水中（zhōng）的S、P等雜質反應（yīng），使其轉移到爐（lú）渣中，具有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由於CaO的氧勢很低（dī），鎂鈣質耐火材料也適合用於（yú）冶煉（liàn）低氧鋼（gāng），是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等（děng）設備（bèi）的耐火材料。近年來，為了淨（jìng）化鋼水、延長爐襯壽（shòu）命（mìng）、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（shì）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的揮發性是有（yǒu）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。因此，MgO質材（cái）料中加入一定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質耐火（huǒ）材料，在高溫真（zhēn）空條件下使用比純MgO質耐火材（cái）料更合適。

鋼（gāng）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（gāo）的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能（néng）要低。要使O含量低，就要選擇氧（yǎng）勢盡可能低的耐（nài）火材料，Mg與Ca在高溫下以氣（qì）態存在，在鋼水中的溶解（jiě）度很小，而CaO的氧勢也很小，因此（cǐ），精煉設備應該選（xuǎn）用鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂（měi）鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料（liào）中的CaO反應生成高熔（róng）點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於（yú）H含量的（de）問題，采用真空精煉，其H主要來自（zì）熔渣或精煉設備內襯（chèn）耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在（zài）1200℃下長期烘（hōng）烤，充分排除其中的水分，就（jiù）不存在（zài）鋼（gāng）水中氫（H）含（hán）量（liàng）增高問（wèn）題。

鎂鈣質耐火材料對（duì）鋼水性能的影（yǐng）響

耐（nài）火材料對鋼中氧含量（liàng）的影響：王（wáng）龍光等人（rén）認為MgO—CaO耐火材料中（zhōng）的CaO熱力學穩定性高，具有很低的（de）氧平衡（héng）分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧（yǎng）的有（yǒu）效材（cái）料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與（yǔ）鋼水中S的反應，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（tuō）S率達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S效果，使用白雲石質鋼包內襯是（shì）很必要的，這（zhè）樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力（lì），另一方（fāng）麵可以避免強還原條件下鋼包（bāo）渣導致耐火材料的過度消耗（hào）。

耐火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料（liào）對鋼中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（yuán）始的0.1%降低（dī）到0.01%，進一（yī）步提（tí）高CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅有小幅度降低。

耐（nài）火材料對鋼（gāng）水（shuǐ）碳含（hán）量的（de）影響：實驗表明，使用含C耐（nài）火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第（dì）二次使用時，鋼水僅發生輕微增（zēng）C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料（liào）中的水（shuǐ）分以（yǐ）及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著（zhe）影響。連鑄過程中，鋼包和中間（jiān）包係統（tǒng）中使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸（xī）H量。

耐火材料（liào）對鋼中N(氮)含量的（de）影響（xiǎng）：傳統耐火材料N含量很（hěn）低（dī），近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，如（rú）Sialon分解（jiě）對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與中間（jiān）包之間，保護（hù）套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（dá）（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜（zá）物（wù）的影（yǐng）響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨（jìng）化（huà）的影響，實（shí）驗表明：在反應（yīng）30min的情況下，隻有（yǒu）鎂鈣質耐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（wù）數量增（zēng）加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐火材料中的CaO反（fǎn）應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點約為1400℃左右，可有效地去除（chú）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（bèi）吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保（bǎo）護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火（huǒ）材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐（nài）火材料中（zhōng）的活性（xìng）CaO含量越高，吸附鋼水中夾（jiá）雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材（cái）料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜（jìng）態坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含（hán）量高的（de）白雲石磚（zhuān）抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度（dù）高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵（qīn）蝕性。堿度較低的VOD爐（lú）渣對三種（zhǒng）磚的侵蝕和滲透比（bǐ）高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度渣侵蝕性（xìng）明顯好於（yú）不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚（zhuān）。鎂鈣質材料具有（yǒu）良好的抵抗高堿度熔（róng）渣的侵蝕和滲（shèn）透能力，這是因（yīn）為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑（yì）製熔（róng）渣的滲透。低堿度熔（róng）渣具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透能力，主（zhǔ）要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作（zuò）用。

吉林鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究

鎂（měi）鈣（gài）碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）較燒成鎂鈣（gài）磚種類複（fù）雜。除具備（bèi）鎂鈣磚（zhuān）的（de）特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空（kōng）穩定（dìng）性、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量（liàng）。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣（zhā）侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣碳磚的（de）抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初（chū）期渣MgO—C磚蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因（yīn）為MgO—C磚產生結構剝（bāo）落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚（zhuān）的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）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（měi）白雲（yún）石碳磚高溫抗（kàng）氧化性和熱震穩定（dìng）性好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石（shí）質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量（liàng）非常（cháng）少，非（fēi）金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小（xiǎo）和形態得到控製，合金元素成分精準並且（qiě）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，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料（liào）對鋼水（shuǐ）或（huò）多或少總有些（xiē）汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去（qù）鋼（gāng）中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不汙染環境。