徐（xú）平坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角（jiǎo）度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化（huà）作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水（shuǐ）產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火（huǒ）材料的理論（lùn）研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水（shuǐ），反而能淨化鋼水，並且（qiě）也不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精煉鋼（gāng）包等爐（lú）外精煉裝置中應用日（rì）益增加。

白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，煆燒後的理論組成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為（wéi）1.93。鎂（měi）鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲（yún）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全部用（yòng）煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或（huò）不定形（xíng）耐火材（cái）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材料（liào）。MgO、CaO含量的變化影（yǐng）響鎂鈣（gài）質製品的高溫使用性（xìng）能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化（huà）能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越（yuè）強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的（de）效（xiào）果越好，但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工（gōng）設備的不同部位使用（yòng）條（tiáo）件，合（hé）理（lǐ）選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）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等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含（hán）量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾（jiá）雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣（zhā）中，具（jù）有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料（liào）也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材（cái）料消耗，研究人員對（duì）白雲石質（zhì）耐火材料進行了許多試驗研究，取得（dé）了很好的結果。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是有影響的（de），含有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使MgO相對揮發性大大降（jiàng）低。因此（cǐ），MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材（cái）料，在（zài）高（gāo）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反應中（zhōng），要使鋼水S含量低，熔渣必須是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，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）的溶（róng）解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於（yú）脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿（jiǎn）度（dù）高的熔渣有（yǒu）利脫P，因此（cǐ），用（yòng）CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

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

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設（shè）備（bèi）內襯耐火材料的水（shuǐ）分及有機添加物。熱（rè）力學分析認（rèn）為：要在1200℃下長期烘（hōng）烤，充分排除其（qí）中的（de）水分，就不存（cún）在鋼水中氫（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（liào）對鋼中氧含量的影響：王龍光等人（rén）認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為（wéi）是（shì）防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料（liào）對鋼中S的影響（xiǎng）：田（tián）琳（lín）等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫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（chāo）過45min，脫S率降低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包（bāo）獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡（jìn）可能降低鋼包內襯的再氧化能力（lì），另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材（cái）料的過度消耗（hào）。

耐火材料對鋼中P含量（liàng）的影（yǐng）響：匡加才研究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w（CaO）為25%時（shí），鋼中P含量大幅（fú）度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次（cì）使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中（zhōng）的水分以及其中的有機粘（zhān）結劑會對鋼水中（zhōng）的H含量產生（shēng）顯著影響。連鑄（zhù）過（guò）程中，鋼包（bāo）和中間包係統中（zhōng）使用保護套（tào）管保護主流時，有機粘結劑導致吸（xī）H。對鋼包、中間包烘（hōng）烤，能有效地降低鋼（gāng）水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐（nài）火材（cái）料N含（hán）量很低，近年來氮化（huà）物在耐火材料中應用受（shòu）到關注，如Sialon分（fèn）解對鋼水造成增N。更大的增N量在（zài）鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點（diǎn）就是長水口保護，此處（chù）增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜（zá）物的影響：田琳等人研究（jiū）了鎂（měi）鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼（gāng）水潔（jié）淨化的影響，實驗（yàn）表明（míng）：在反（fǎn）應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐（nài）火材料中的CaO反應（yīng），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)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料表麵（miàn），形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上（shàng）剝落下來上浮至（zhì）保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的（de）活性CaO含量越（yuè）高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣（gài）質耐火材料的抗侵（qīn）蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試（shì）驗結果得出，CaO含量高（gāo）的白（bái）雲石（shí）磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲（shèn）透能力（lì）比較強。燒成白雲石磚（zhuān）基質部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好（hǎo）的（de）抗高堿度渣侵蝕（shí）性。堿度較低的VOD爐渣對三種（zhǒng）磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成（chéng）的鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度（dù）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（dǐ）抗低（dī）堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣（gài）磚（zhuān）。鎂鈣質材料（liào）具有良好的（de）抵（dǐ）抗高堿度（dù）熔渣的侵（qīn）蝕和滲透能（néng）力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析（xī）出C3S，使（shǐ）材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透（tòu）。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力（lì），主要是（shì）熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

遼（liáo）寧鎂磚之（zhī）鎂（měi）鈣碳磚的性能及抗侵（qīn）蝕的研究

鎂鈣（gài）碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚（zhuān）種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂（měi）碳磚具有更好的真空穩定性、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，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕（shí）和（hé）抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等（děng）人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對（duì）鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行（háng）實（shí）驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比（bǐ）MgO—CaO—C磚高（gāo）7.3%，是因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕，是（shì）因為在磚的界麵上產生（shēng）了C2S保護層；可是中期（qī）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（bèi）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（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（jìng）鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非金屬夾雜物不（bú）僅數量少，而且尺（chǐ）寸很（hěn）小和形態得到控製，合金（jīn）元素成分精（jīng）準並且分布均勻，使鋼材具有高（gāo）性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料（liào）始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙（wū）染，唯（wéi）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雜物，而且不汙染環境。