徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研（yán）究提（tí）高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐（nài）火材料對鋼水的淨化（huà）作用，總是認為耐火材料或多或少（shǎo）地會對（duì）鋼水產生汙染。可是通過對（duì）白雲石質（鎂鈣質）耐火材（cái）料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與（yǔ）鎂鈣質耐火材料的特征

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

其（qí）中，白（bái）雲石（shí）質耐火材料是（shì）指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐（nài）火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用（yòng）鎂石與白雲石合成（chéng）的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂（měi）鈣質製品的（de）高（gāo）溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力（lì）越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能（néng）和脫硫、脫磷的效果越好（hǎo），但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因此（cǐ），應該（gāi）根據爐外精煉等熱工設備的不同部（bù）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（duì）淨化鋼水作用（yòng）的（de）影響

潔（jié）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）物的含量（liàng）要求嚴格，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（yún）化等。鎂鈣質耐火材（cái）料中的（de）遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反（fǎn）應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化（huà）鋼水的（de）功能。由於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼（gāng）、純淨鋼、特殊鋼等設（shè）備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、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（dé）了很（hěn）好的結果。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對MgO的揮發性（xìng）是有（yǒu）影響（xiǎng）的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大大降低。因此，MgO質材（cái）料中加入一定量（liàng）的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐（nài）火材料更合適。

鋼水（shuǐ）中的脫S反應中，要使鋼水S含（hán）量低，熔渣必須（xū）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（jìn）可能低（dī）的耐火材料，Mg與Ca在高溫（wēn）下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）的溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很（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含量高即堿度（dù）高的熔渣有利脫P，因此，用（yòng）CaO含量高（gāo）的鎂鈣質耐火材料（liào）同樣也（yě）有利（lì）脫P。

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

關（guān）於H含量的問題，采用真空精煉，其H主（zhǔ）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）學分析（xī）認為（wéi）：要在1200℃下長期烘烤，充分排除（chú）其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增（zēng）高問題。

鎂（měi）鈣質耐火材料對（duì）鋼水性能（néng）的影響

耐火材料對（duì）鋼中氧含量的（de）影響：王龍光等人認為（wéi）MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有（yǒu）很低的氧平衡（héng）分壓，在鋼水中的（de）溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣質耐火（huǒ）材料的脫S效（xiào）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（gāng）包內襯是很必要的（de），這樣（yàng）一方麵可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯的再氧化（huà）能（néng）力，另一方麵（miàn）可以避免強還（hái）原（yuán）條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材（cái）料對鋼中P含量的影響（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量（liàng）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（tí）高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度（dù）降低。

耐火（huǒ）材料對鋼水（shuǐ）碳（tàn）含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材（cái）料，鋼水顯著增C，當同一製（zhì）品第二（èr）次使用時，鋼水（shuǐ）僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中（zhōng）H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的（de）有（yǒu）機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過（guò）程中（zhōng），鋼（gāng）包和中間包係統中使用保護（hù）套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量（liàng）。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材（cái）料N含量很低，近（jìn）年來（lái）氮化物在耐火材料中應用受到（dào）關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水造成（chéng）增N。更大的增N量（liàng）在（zài）鋼包與中間包之間，保護套（tào）管非常重要，連鑄的（de）增（zēng）N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況下（xià），隻有鎂鈣質耐火材料能（néng）去除鋼水中的夾雜（zá）物，其餘的堿性（xìng）耐火（huǒ）材料均使鋼水夾雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的（de）CaO反應，如（rú）CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物（wù），熔點（diǎn）約（yuē）為（wéi）1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點（diǎn）化合物被吸（xī）附鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上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含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人（rén）采用靜態坩堝法研究3種不鏽（xiù）鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白（bái）雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲（shèn）透（tòu）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（yún）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（gāo）堿度渣嚴重得（dé）多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗（kàng）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抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於（yú）CaO含量（liàng）低（dī）的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良（liáng）好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力（lì），這是因（yīn）為渣與鎂鈣（gài）材料作用析出C3S，使材料表層致（zhì）密化而有效抑製熔（róng）渣的滲（shèn）透。低堿度（dù）熔（róng）渣具有（yǒu）較強的侵蝕和滲透能力，主要是（shì）熔渣對基質的強溶蝕並滲透（tòu）作用。

濟南鎂磚之鎂鈣碳磚的（de）性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚（zhuān）比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的（de）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（de）效（xiào）果也越（yuè）好；C含量越高，抗（kàng）渣（zhā）侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕（shí）研究：崔淑（shū）賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和（hé）終（zhōng）期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗結（jié）果表明：初期渣MgO—C磚（zhuān）蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為（wéi）MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和（hé）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（zhōng）及（jí）被渣中∑FeO溶解（jiě），所（suǒ）以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

孫（sūn）惠章（zhāng）等人研究結果表明鎂（měi）白雲石碳磚高溫抗氧化性（xìng）和熱震穩定（dìng）性好，抗酸性熔渣能（néng）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（lú）襯。

白雲石（shí）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）含量非常少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態（tài）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（gāo）品質（zhì）。在鋼水從冶煉到（dào）精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或（huò）多或少總有些汙（wū）染，唯有白（bái）雲石質（zhì）即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。