徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的（de）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會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材（cái）料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不（bú）但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也（yě）不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐（lú）外精煉裝（zhuāng）置中應（yīng）用日益增加。

白雲石與鎂鈣（gài）質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）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。鎂鈣質耐火材料主要（yào）包括白雲（yún）石質耐火材料、鎂白雲石質耐（nài）火材料、鎂鈣質（zhì）耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全（quán）部用煆燒或電熔的白（bái）雲石（shí）做原料的（de）定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的（de）耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製（zhì）品的高溫（wēn）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，抗高SiO2熔渣的能（néng）力（lì）越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和（hé）抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的性能（néng）越差。因（yīn）此，應該根據爐外精煉等（děng）熱工設（shè）備的不同部（bù）位使（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料（liào）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、特殊鋼等對鋼中的（de）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（jí）脫氣、調（diào）整（zhěng）化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼（gāng）水（shuǐ）中的S、P等雜質（zhì）反應，使（shǐ）其轉移到爐渣中，具有除去雜質（zhì）、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧（yǎng）鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特（tè）殊鋼等設備的耐火材料。近年來（lái），為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低（dī）耐火材（cái）料消耗，研究人員對白雲石質（zhì）耐火材料進行了許多試驗研究（jiū），取得了很好的結（jié）果。

MgO在真（zhēn）空條件下容（róng）易揮發（fā），而CaO對MgO的揮發（fā）性是有影響的，含有（yǒu）10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使MgO相對揮發性（xìng）大（dà）大降低。因此，MgO質（zhì）材料中加入一定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材料，在高溫真空條件下使（shǐ）用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使（shǐ）鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿（jiǎn）度渣，並且鋼水中（zhōng）溶解的O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要選（xuǎn）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（shuǐ）中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很（hěn）小，因此（cǐ），精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材（cái）料。溫度升高（gāo）不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量（liàng）高（gāo）即堿度（dù）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。

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

關於H含量的問題，采用（yòng）真空精（jīng）煉，其（qí）H主要來自熔渣或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（yào）在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的（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（cái）料對鋼水性能的（de）影響

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

耐火材料對鋼中S的影（yǐng）響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣（gài）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（jiàng）低，出現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲（huò）得有效的脫S效果，使用白（bái）雲石質鋼（gāng）包內襯（chèn）是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力（lì），另一（yī）方（fāng）麵（miàn）可以避免強還原（yuán）條件下鋼包（bāo）渣導致耐（nài）火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼（gāng）中P含（hán）量的影響（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）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，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CaO含量，鋼中P含量僅（jǐn）有小幅度降（jiàng）低。

耐火材料（liào）對鋼水碳含（hán）量的影響（xiǎng）：實驗表明，使用（yòng）含C耐火材料，鋼水顯著增C，當（dāng）同（tóng）一製品第二次使用時，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（cái）料中的水（shuǐ）分以及其中（zhōng）的有機粘（zhān）結劑（jì）會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包（bāo）和（hé）中間包係統中（zhōng）使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑導（dǎo）致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸（xī）H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料（liào）中應用受到關注（zhù），如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼（gāng）包與中（zhōng）間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長（zhǎng）水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料（liào）對鋼水中夾雜物的影（yǐng）響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔（jié）淨（jìng）化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻（zhī）有鎂鈣質耐（nài）火材料能去除鋼水中的夾雜（zá）物，其餘的堿性耐火材料均使（shǐ）鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地（dì）去除鋼中（zhōng）Al2O3夾雜（zá）物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二（èr）鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物（wù）被吸附鎂鈣質耐（nài）火材料（liào）表麵，形（xíng）成保護層，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；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人（rén）采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚（zhuān）的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗高堿度的（de）AOD渣侵蝕和滲（shèn）透能力比較強。燒成白雲石磚（zhuān）基質部分致密程（chéng）度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗（kàng）高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣（zhā）對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度（dù）渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂（měi）鈣磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵（qīn）蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料（liào）具（jù）有良好的（de）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（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。

銅仁鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成鎂鈣磚種（zhǒng）類複（fù）雜。除具（jù）備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量（liàng）越（yuè）高，抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的效（xiào）果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗（kàng）侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂（měi）碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高（gāo）7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕（shí）損最嚴重（chóng）；MgO—CaO—C磚（zhuān）的侵蝕較輕，是因為在磚的（de）界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終（zhōng）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（chóng）。

孫惠章等人（rén）研究結（jié）果表明（míng）鎂白雲石碳磚高溫抗氧化（huà）性和熱（rè）震穩（wěn）定（dìng）性（xìng）好，抗酸性熔渣能（néng）力強；而且磚（zhuān）中的CaO有（yǒu）利於鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼（gāng）的影響

潔（jié）淨鋼係指鋼中有（yǒu）害成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數（shù）量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金（jīn）元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整（zhěng）個過（guò）程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼水接觸，一般耐火材料對（duì）鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲（yún）石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼（gāng）水，除去鋼中（zhōng）的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。