徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的（de）角度研究提（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作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼（gāng）水產生汙（wū）染。可是通過對白雲（yún）石質（鎂鈣質）耐火材料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質（zhì）材料不但不（bú）汙染鋼水，反（fǎn）而能淨化鋼水，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加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

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

其中，白雲石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的（de）白雲石做原料的定型（xíng）或（huò）不定形（xíng）耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料（liào）是用鎂石與白雲石（shí）合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影（yǐng）響鎂（měi）鈣質製品的高溫使（shǐ）用性能，MgO含量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能（néng）力越強，高溫蠕變（biàn）越（yuè）大，抗剝落（luò）性（xìng）能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗（kàng）水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性（xìng）能越差。因（yīn）此，應該（gāi）根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材料對淨化（huà）鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中的（de）雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等元（yuán）素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜（zá）質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和（hé）均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易（yì）與（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去（qù）雜質（zhì）、淨化鋼水的功（gōng）能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火（huǒ）材料也適（shì）合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為（wéi）了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料（liào）消耗，研究人員對（duì）白雲石質耐（nài）火材料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，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因（yīn）此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材（cái）料，在高溫真空（kōng）條件下使用比（bǐ）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（hán）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在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升（shēng）高不利於脫P，但鋼包（bāo）中采用CaO含（hán）量高即堿度高的熔（róng）渣有利脫P，因此，用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材料同樣也有（yǒu）利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗（kàng）渣滲透（tòu）性好，特別是（shì）熔渣（zhā）中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或（huò）C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的（de）滲透。

關於H含量的問題（tí），采用真空精煉，其H主（zhǔ）要來自熔渣或精（jīng）煉設（shè）備內襯耐火材料的（de）水分及有機添加物。熱力學（xué）分析認為：要（yào）在1200℃下長期烘烤，充（chōng）分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼（gāng）水中（zhōng）氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響（xiǎng）

耐火材料對鋼（gāng）中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧（yǎng）平衡分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小（xiǎo），被認為是防止鋼（gāng）水增氧的有效材料（liào）。

耐火材料對鋼（gāng）中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應（yīng），檢驗（yàn）鎂鈣質（zhì）耐火材料的脫S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫（tuō）S率（lǜ）達70.12%；超過45min，脫S率降（jiàng）低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫（tuō）S效果，使用白（bái）雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低（dī）鋼包內襯（chèn）的再氧化能（néng）力，另一方麵可以避免強還（hái）原條（tiáo）件下鋼包渣導致耐（nài）火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的（de）影（yǐng）響。實驗結果表（biǎo）明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量（liàng）大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含（hán）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（cái）料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次（cì）使用時，鋼水僅（jǐn）發生輕微（wēi）增C。

耐火材料（liào）對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以（yǐ）及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使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（néng）有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮（dàn）)含量的影響：傳統（tǒng）耐火（huǒ）材料N含（hán）量很低，近年來氮化物在耐火材料（liào）中應用受（shòu）到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增（zēng）N量在鋼包與中間包之（zhī）間，保護套管非（fēi）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（jìng）化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻（zhī）有（yǒu）鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水（shuǐ）中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中（zhōng）Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)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（shàng）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（zhōng）夾雜物的能（néng）力越強。

鎂鈣（gài）質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采（cǎi）用靜態坩堝法研（yán）究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂（měi）鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得出（chū），CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的（de）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（shí）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（tòu）比高堿度渣（zhā）嚴重得多。相對（duì）而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於不燒鎂（měi）鈣（gài）磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的（de）鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂（měi）鈣材料作用（yòng）析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度（dù）熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

秦皇島鎂磚之鎂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（gài）磚種類（lèi）複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更（gèng）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（yuè）高，抗剝（bāo）落性能（néng）越好，淨化鋼水的（de）效果也越好；C含量越高，抗（kàng）渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的（de）抗侵蝕研究：崔淑賢等（děng）人采用煉鋼轉爐（lú）的（de）初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行實驗。實驗結（jié）果表明（míng）：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，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的（de）侵蝕較（jiào）輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕（shí）損（sǔn）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（yán）重。

孫（sūn）惠章等人研究結果表明（míng）鎂（měi）白雲石碳磚高溫抗氧化（huà）性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫（tuō）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）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，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（jun1）勻，使鋼材（cái）具有高性能、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（nài）火（huǒ）材料對鋼（gāng）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（chú）去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。