徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究提高鋼的純淨度，沒（méi）有（yǒu）考慮與鋼水直接接觸的耐火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（rǎn）。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試（shì）驗，得（dé）出鎂鈣質（zhì）材料不但（dàn）不汙染鋼水，反而能淨化鋼水（shuǐ），並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然（rán）礦物原料，煆燒後的理論組成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為（wéi）1.93。鎂（měi）鈣質耐火材料主要包括（kuò）白（bái）雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐（nài）火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部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（hé）鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化（huà）能力越強；CaO含（hán）量越高（gāo），抗高SiO2熔（róng）渣（zhā）的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗（kàng）剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越（yuè）差。因此，應該根據（jù）爐（lú）外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇（zé）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（gāng）水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等（děng）對鋼中的雜質（zhì）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及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼（gāng）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（gāng）水的功能。由於CaO的氧勢（shì）很低，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、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火（huǒ）材料。近年來，為了淨化鋼水、延（yán）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（liào）進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發（fā），而CaO對MgO的（de）揮發性（xìng）是有影響的，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）料中加入一定量（liàng）的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下（xià）使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣（zhā）必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶（róng）解的O含量盡可（kě）能（néng）要低（dī）。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在（zài）鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高的鎂鈣（gài）質耐火材料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質（zhì）耐火材料（liào）的熱震穩定性（xìng）高、抗渣滲透性好，特（tè）別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火（huǒ）材（cái）料中（zhōng）的CaO反應（yīng）生成高熔點化合物（wù）C2S或C3S,形成保護層，從而抑（yì）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（lái）自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添（tiān）加（jiā）物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘（hōng）烤，充分排除（chú）其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的（de）影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火（huǒ）材料中的（de）CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有很（hěn）低的氧平（píng）衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對（duì）鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中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（yòng）白雲石質鋼包內襯是很必要的（de），這樣一方麵可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯的再（zài）氧化能力（lì），另一方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。

耐火材料對鋼中（zhōng）P含量（liàng）的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中（zhōng）P含（hán）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（dà）幅（fú）度降低，由原始的0.1%降（jiàng）低到（dào）0.01%，進一步提（tí）高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐（nài）火材料對鋼水碳（tàn）含（hán）量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料（liào），鋼水顯著增C，當同一製品第二次（cì）使用時，鋼水僅發生（shēng）輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響（xiǎng）：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的（de）H含量產（chǎn）生顯著影響。連鑄（zhù）過程中，鋼包和中間包係統中使（shǐ）用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水（shuǐ）的（de）吸H量。

耐火材料（liào）對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很（hěn）低，近年來（lái）氮化物在耐火材（cái）料中應（yīng）用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與中間包之（zhī）間，保護套管非常重要，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（huǒ）材料對鋼水中夾雜物的影響（xiǎng）：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼（gāng）水潔淨（jìng）化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水中的夾（jiá）雜物，其餘（yú）的堿性耐火材料均使鋼（gāng）水夾雜物數量增（zēng）加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣（gài）耐（nài）火材料（liào）中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約為（wéi）1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜（zá）物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽（guī）酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵，形成（chéng）保護層，或（huò）者從鎂鈣質耐火材（cái）料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材（cái）料中的（de）活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜（zá）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（yòng）靜態（tài）坩堝法研究（jiū）3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性（xìng）。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（yún）石磚基質部分致（zhì）密（mì）程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕性。堿度較（jiào）低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕（shí）和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言（yán），燒成的鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的（de）燒成鎂（měi）鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使（shǐ）材料表層致密（mì）化而有效抑（yì）製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的（de）侵蝕和滲透能力（lì），主要是熔渣對基質的強溶蝕並（bìng）滲透作用。

龍潭鎂磚之鎂（měi）鈣碳（tàn）磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特（tè）性外，鎂（měi）鈣碳磚（zhuān）比鎂碳（tàn）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（xìng）能越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研（yán）究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分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（zhuān）蝕損率比MgO—CaO—C磚高（gāo）7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，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（hù）層；可（kě）是中期渣和（hé）終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損率反而（ér）分（fèn）別比MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解（jiě），所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫（sūn）惠章等人研究結果表明鎂白雲（yún）石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸（suān）性熔渣能力強；而（ér）且磚中的（de）CaO有（yǒu）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（shí）質耐火材料對潔（jié）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，非金屬（shǔ）夾雜物不僅數量少，而且（qiě）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（cái）具有高性能、高品質（zhì）。在鋼水從冶煉到（dào）精煉的整個過程中，耐火材（cái）料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水（shuǐ）或多或少總有（yǒu）些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。