徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研（yán）究提高鋼的純（chún）淨度，沒有考慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐火材料對鋼水的淨（jìng）化作用，總是認為（wéi）耐火材料或多或少地會（huì）對鋼水產生汙染。可（kě）是通（tōng）過對白雲石質（鎂鈣質）耐火（huǒ）材料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不（bú）但不汙染鋼水，反（fǎn）而（ér）能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增（zēng）加。

白雲石與（yǔ）鎂鈣質耐火材料的特征

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

其中，白雲（yún）石質耐火材料（liào）是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原（yuán）料的定（dìng）型或不（bú）定（dìng）形耐（nài）火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火（huǒ）材料是用鎂石（shí）與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的（de）變化影響鎂鈣質製品（pǐn）的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣（zhā）和抗水化能力越強；CaO含量越高（gāo），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（dàn）抗水化和（hé）抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能越差（chà）。因（yīn）此（cǐ），應該根據（jù）爐外精煉等熱工設備的不同部位使（shǐ）用（yòng）條件，合（hé）理選擇鎂（měi）鈣質耐火材料中的（de）w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質（zhì）耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要（yào）求嚴格，需要爐外（wài）精煉除去鋼中雜質（zhì）及夾雜（zá）物以及脫氣、調整化學成分和（hé）均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材料中的遊（yóu）離CaO，易（yì）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、淨化鋼水的（de）功（gōng）能。由於CaO的氧勢很低（dī），鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼（gāng）等設備的耐火材料（liào）。近年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料（liào）消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進（jìn）行了許多試驗（yàn）研究，取得了很好（hǎo）的結果。

MgO在（zài）真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有（yǒu）10%～20%CaO（摩（mó）爾分數）就可使MgO相對揮發性大（dà）大降低。因此，MgO質材料中（zhōng）加（jiā）入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應（yīng）中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含（hán）量高的高堿度渣，並且（qiě）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（kě）能（néng）低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而（ér）CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉設（shè）備應該選用鎂鈣質耐（nài）火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包（bāo）中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含（hán）量高的鎂鈣質耐（nài）火材料同樣也有利脫P。

鎂（měi）鈣質耐火材料的（de）熱震穩定性高、抗渣滲透性好（hǎo），特別是熔（róng）渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐（nài）火材料中（zhōng）的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形（xíng）成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或（huò）精煉設備（bèi）內襯耐火材料的水分及有機添加（jiā）物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）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（wáng）龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩（wěn）定性高，具（jù）有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認（rèn）為是防止鋼水增氧的有效材料（liào）。

耐火材（cái）料對鋼中S的影（yǐng）響：田琳（lín）等人試（shì）驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中（zhōng）S的反應（yīng），檢驗鎂鈣（gài）質耐火材料的脫S效果。結（jié）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（xiàng）。為了使鋼包（bāo）獲（huò）得有效的脫S效果，使用白雲石（shí）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（huà）能力，另一方麵可以避免強還原條（tiáo）件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料（liào）對（duì）鋼中（zhōng）P含量的（de）影響：匡加才研究（jiū）MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中（zhōng）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（jǐn）有小（xiǎo）幅度降低（dī）。

耐火材料（liào）對鋼水碳含量（liàng）的影響：實驗表明，使用（yòng）含C耐火材料（liào），鋼水（shuǐ）顯著增C，當同（tóng）一製品（pǐn）第二次使用時（shí），鋼水僅發（fā）生輕（qīng）微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐（nài）火（huǒ）材料中的水分以及其中的有機（jī）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（hé）中間包（bāo）係統中使用保護套管保（bǎo）護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤（kǎo），能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火（huǒ）材（cái）料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應（yīng）用受到關注，如Sialon分解對鋼水造（zào）成增（zēng）N。更大的增N量在（zài）鋼包與中間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：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化的影響，實驗表明（míng）：在反應30min的情況（kuàng）下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）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反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔（róng）點約為（wéi）1400℃左右，可有（yǒu）效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生（shēng）成C2S(矽酸二鈣（gài）)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸（xī）附鎂鈣質耐火材料表麵，形（xíng）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（nài）火材料的抗侵蝕性（xìng）能：梁（liáng）義兵等人采用靜（jìng）態坩堝法（fǎ）研究3種（zhǒng）不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕（shí）性。堿度較低（dī）的VOD爐（lú）渣對三種磚的侵（qīn）蝕和滲透比（bǐ）高堿度渣嚴重（chóng）得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚（zhuān），CaO含量高（gāo）的燒（shāo）成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能（néng）力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度（dù）熔渣（zhā）的侵蝕和滲透能力（lì），這（zhè）是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層（céng）致密化而（ér）有效抑（yì）製（zhì）熔（róng）渣的滲透。低堿（jiǎn）度熔渣具有較強的侵蝕和滲（shèn）透能力，主要是（shì）熔（róng）渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

雞西鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚（zhuān）較燒成鎂鈣磚（zhuān）種類複雜。除具備鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂（měi）鈣碳磚比鎂碳（tàn）磚具有更好的真空穩定（dìng）性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也（yě）越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝（bāo）落性能越強。

鎂（měi）鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采（cǎi）用（yòng）煉鋼轉爐的初期（qī）渣、中期渣和（hé）終期渣分別對（duì）鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實（shí）驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落（luò），蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是（shì）中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫（sūn）惠章等人研究結果（guǒ）表明鎂白雲石（shí）碳磚高溫抗氧化（huà）性和熱（rè）震（zhèn）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（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（gāo）性能、高品質。在鋼水從（cóng）冶煉（liàn）到精煉的整個（gè）過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一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火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不汙染環境。