徐平坤

以前，從煉鋼工藝（yì）的角度研究提高鋼的純淨度，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（dì）會對鋼水產生汙染。可（kě）是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理（lǐ）論（lùn）研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不（bú）汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且（qiě）也不汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應（yīng）用日（rì）益（yì）增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征（zhēng）

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然（rán）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。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲（yún）石質（zhì）耐火材料、鎂白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂鈣（gài）質耐火材料。

其中，白雲石質耐火（huǒ）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（xíng）耐火材料；鎂白雲（yún）石和鎂鈣質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（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗（kàng）水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力（lì）越強，高溫蠕變（biàn）越大，抗剝落性能和（hé）脫（tuō）硫、脫磷（lín）的效果越好，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條件，合理選擇（zé）鎂鈣質耐火（huǒ）材料中（zhōng）的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對（duì）淨（jìng）化鋼水作用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼（gāng）中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂（měi）鈣質耐火材料中的（de）遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應（yīng），使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂（měi）鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐（lú）外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料（liào）。近年來，為了淨（jìng）化鋼水、延（yán）長爐襯（chèn）壽命、降低耐（nài）火材料消耗，研究人（rén）員對白雲（yún）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（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10%～20%CaO（摩（mó）爾分數）就可（kě）使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成（chéng）MgO—CaO質耐火材料，在高溫真（zhēn）空條件（jiàn）下使用比純（chún）MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須（xū）是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的（de）O含量盡可能要低。要使O含量低（dī），就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高（gāo）溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度（dù）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（cái）料。溫度（dù）升高（gāo）不利於脫P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即（jí）堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料（liào）的熱震穩定性高、抗渣滲（shèn）透性好，特別是熔渣中SiO2滲（shèn）入（rù）會與MgO-CaO耐火（huǒ）材料中（zhōng）的CaO反應生成高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製（zhì）熔渣的滲透（tòu）。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要（yào）來自熔渣或（huò）精煉設（shè）備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力（lì）學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中（zhōng）的水分，就不存在鋼水中氫（H）含（hán）量增（zēng）高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影（yǐng）響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認（rèn）為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平（píng）衡分（fèn）壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢（jiǎn）驗鎂鈣質耐火材（cái）料的脫S效果。結果表明：在（zài）1600℃下（xià），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（chū）現“回S”現象。為了使（shǐ）鋼包（bāo）獲得有效的（de）脫S效果（guǒ），使（shǐ）用白雲石質鋼（gāng）包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可（kě）能降低（dī）鋼包內襯（chèn）的再氧化能力，另一（yī）方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對（duì）鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質（zhì）澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表（biǎo）明：當澆注料中w（CaO）為（wéi）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（gāo）CaO含量，鋼（gāng）中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（nài）火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐（nài）火材料（liào）對（duì）鋼中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水（shuǐ）中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中（zhōng），鋼包和（hé）中間包係統中使用保護套管保護（hù）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（jiàng）低鋼（gāng）水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含（hán）量的（de）影響：傳（chuán）統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料（liào）中應用受到關注，如Sialon分解（jiě）對鋼水造成增（zēng）N。更大的增（zēng）N量在鋼包（bāo）與中（zhōng）間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護（hù），此處增（zēng）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（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼（gāng）水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣（gài）質（zhì）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物數量（liàng）增（zēng）加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣耐火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約為1400℃左右（yòu），可有效地去除鋼中（zhōng）Al2O3夾雜物（wù）。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（bèi）吸附鎂鈣質耐火材料表麵（miàn），形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火（huǒ）材料（liào）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（de）能力越強。

鎂鈣質耐（nài）火材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研究（jiū）3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣（gài）磚（zhuān）的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚（zhuān）抗高（gāo）堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒（shāo）成白雲石磚基（jī）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性（xìng）。堿度較低的（de）VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚（zhuān），CaO含（hán）量（liàng）高的（de）燒成鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣（gài）質材料具（jù）有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔（róng）渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

七台河鎂（měi）磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕（shí）的研究

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚（zhuān）比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗（kàng）熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的（de）含量。CaO含量越高，抗剝落（luò）性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越（yuè）高，抗渣侵蝕和抗剝（bāo）落性能越強。

鎂鈣碳磚（zhuān）的抗侵（qīn）蝕（shí）研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐（lú）的初（chū）期（qī）渣、中期渣和終期渣分別對鎂（měi）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磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產（chǎn）生結構剝落，蝕損（sǔn）最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚（zhuān）的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反（fǎn）而（ér）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（huì）章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩（wěn）定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼（gāng）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（duì）潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量（liàng）非常少，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（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材（cái）具有高性能、高（gāo）品質。在鋼水從冶（yě）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（zǒng）有些汙染，唯有白（bái）雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。