徐平坤

以（yǐ）前，從（cóng）煉鋼工藝的角度研究提（tí）高（gāo）鋼的純淨度，沒（méi）有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化作用（yòng），總是認為耐火材料或多或少地（dì）會對鋼水（shuǐ）產生汙染。可是（shì）通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料（liào）的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水（shuǐ），反而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外精煉裝（zhuāng）置中應用日益（yì）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（huǒ）材料（liào）主要包括白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火（huǒ）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）鎂鈣質耐火（huǒ）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（xìng）能和脫硫、脫磷的（de）效果越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因（yīn）此，應該根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的（de）不同部（bù）位使用條件（jiàn），合（hé）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（zuò）用的影響

潔淨鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中的雜（zá）質O、S、P、C、H、N等元素及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉（liàn）除去鋼中雜質（zhì）及夾雜物以及（jí）脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂（měi）鈣（gài）質耐火材料中的（de）遊（yóu）離CaO，易與鋼（gāng）水中的S、P等（děng）雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除（chú）去雜質、淨化（huà）鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨（jìng）鋼、純淨鋼（gāng）、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽（shòu）命、降（jiàng）低（dī）耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料（liào）進行了（le）許多試（shì）驗研究，取得了很（hěn）好的結果。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性（xìng）大大降低。因此，MgO質材料中加入一定（dìng）量（liàng）的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空（kōng）條件下使（shǐ）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，熔渣必須是CaO含量高的高堿度（dù）渣，並且鋼水中溶解的（de）O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧（yǎng）勢（shì）盡可能低的耐火材料（liào），Mg與Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼（gāng）水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備（bèi）應（yīng）該選（xuǎn）用（yòng）鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材（cái）料。溫度升高（gāo）不利於脫（tuō）P，但鋼包中采用CaO含（hán）量高即堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此，用CaO含（hán）量高的鎂鈣質耐火材料同樣（yàng）也有利脫P。

鎂（měi）鈣質耐火材料的熱震穩定（dìng）性高、抗渣滲透（tòu）性好，特別是熔渣中SiO2滲入會（huì）與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從（cóng）而抑製熔渣的滲透。

關於H含（hán）量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或（huò）精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其（qí）中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高（gāo）問題（tí）。

鎂鈣（gài）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：王龍光等人認為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（shuǐ）中的溶解度很小，被認（rèn）為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火（huǒ）材料對鋼中S的影（yǐng）響：田（tián）琳等人試驗研（yán）究鎂鈣磚與鋼水中（zhōng）S的反應，檢驗鎂（měi）鈣質耐（nài）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（tuō）S率（lǜ）降低，出現（xiàn）“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很必要的，這樣一方麵可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯的再氧（yǎng）化能力，另一方（fāng）麵可以避免強還原條件下鋼包渣導（dǎo）致耐火材料的（de）過度消耗（hào）。

耐火材（cái）料對（duì）鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆（jiāo）注料對鋼中P含量的影響。實驗結果（guǒ）表明：當澆（jiāo）注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含（hán）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（liàng），鋼中P含量僅有小幅度降低。

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

耐（nài）火材料（liào）對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及（jí）其（qí）中的有機（jī）粘結劑會對鋼水中的（de）H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包（bāo）係統（tǒng）中使（shǐ）用保護套（tào）管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包（bāo）烘（hōng）烤，能有效地降低鋼水的（de）吸H量。

耐火材（cái）料（liào）對（duì）鋼中N(氮)含量（liàng）的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注，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間，保（bǎo）護套管非（fēi）常重要，連鑄的增N點就是長水口保（bǎo）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（yán）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：在反應30min的情況下，隻有鎂（měi）鈣質耐火材料能去除鋼水中的（de）夾雜物，其餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜物數（shù）量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火（huǒ）材料中的CaO反應，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（zhōng）Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與（yǔ）SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣)高熔點化合物被（bèi）吸附鎂鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保護層（céng），或者（zhě）從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮（fú）至保護渣層中；在（zài）鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含量越高，吸附鋼（gāng）水中夾雜物的能力越強。

鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研（yán）究3種不鏽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（shí）磚抗高（gāo）堿度的（de）AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石磚（zhuān）基質部分致密程度高，較（jiào）不（bú）燒白雲石（shí）磚具有更好的抗（kàng）高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相（xiàng）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，CaO含量高的燒成（chéng）鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於（yú）CaO含量低的鎂鈣（gài）磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高（gāo）堿度熔渣的侵蝕和滲透（tòu）能力，這是因為渣與（yǔ）鎂鈣材料作用析出C3S，使（shǐ）材料表層致密化而有（yǒu）效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主（zhǔ）要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

黔南鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂（měi）鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚（zhuān）比鎂碳磚具有更好（hǎo）的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。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（gāng）水（shuǐ）的效果也越好（hǎo）；C含量越高，抗渣（zhā）侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼（gāng）轉爐的（de）初期渣（zhā）、中期渣和（hé）終期渣分別（bié）對鎂鈣碳（tàn）磚及鎂碳（tàn）磚（zhuān）的侵蝕進行實驗。實（shí）驗結果（guǒ）表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因（yīn）為MgO—C磚產（chǎn）生結構剝落，蝕損（sǔn）最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為（wéi）在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中（zhōng）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（rén）研究結果表明鎂（měi）白雲（yún）石（shí）碳磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水（shuǐ）的（de）脫O、脫S、脫（tuō）P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質（zhì）耐火材料對潔淨鋼的影（yǐng）響

潔淨鋼係指鋼中（zhōng）有害成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，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（gāo）性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火（huǒ）材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總（zǒng）有些汙染，唯有白雲石質即（jí）鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）能淨化鋼水，除去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。