徐平坤

以（yǐ）前，從煉鋼工藝的（de）角度研究提高鋼的純淨度，沒有（yǒu）考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水（shuǐ）的淨化作用，總是（shì）認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通（tōng）過對白雲石質（鎂鈣質）耐火（huǒ）材料的理論研究和（hé）實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼（gāng）水，反（fǎn）而能淨（jìng）化鋼水（shuǐ），並（bìng）且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外（wài）精煉裝置中應（yīng）用日益增加。

白雲石與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）質耐火材料主要（yào）包括（kuò）白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料（liào）、鎂鈣（gài）質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或（huò）電熔的白雲石做原料的定型或（huò）不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是（shì）用鎂石與白雲石合（hé）成的（de）耐火材料。MgO、CaO含（hán）量的變化影響鎂鈣質製（zhì）品的高（gāo）溫使用性（xìng）能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能（néng）力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕（rú）變越大，抗剝落性能和脫（tuō）硫、脫磷的效果越好，但抗水（shuǐ）化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精（jīng）煉等熱工設備的不同部位使用條（tiáo）件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特（tè）殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜（zá）質、淨化鋼水的功（gōng）能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣（gài）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（chún）淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽（shòu）命、降低耐火材料消耗，研究人員對（duì）白雲石質耐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（huī）發，而CaO對（duì）MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對（duì）揮發性大大降低。因此（cǐ），MgO質材料中（zhōng）加入一定量的CaO製成（chéng）MgO—CaO質耐火材料，在高（gāo）溫真空條件下使用比純MgO質（zhì）耐火材料更合適。

鋼水中的脫（tuō）S反應中，要使（shǐ）鋼水S含（hán）量低，熔（róng）渣必須是CaO含量高的高堿度渣，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（shì）盡（jìn）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（dù）很小，而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿（jiǎn）度高的熔渣（zhā）有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質（zhì）耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性（xìng）高（gāo）、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形成（chéng）保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題（tí），采用真空精煉，其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：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問（wèn）題。

鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）對鋼（gāng）水（shuǐ）性能（néng）的影（yǐng）響

耐火（huǒ）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（héng）分壓，在鋼水中的溶解度很（hěn）小，被認為是防（fáng）止鋼水增氧的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水（shuǐ）中S的反應（yīng），檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果（guǒ）。結果表（biǎo）明：在1600℃下，反應（yīng）45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達（dá）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（de）脫S效（xiào）果，使用白雲石質鋼包（bāo）內襯是很必要的，這（zhè）樣一方麵（miàn）可（kě）以盡可能降低鋼包內（nèi）襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣（zhā）導致耐（nài）火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量（liàng）的影響：匡（kuāng）加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結（jié）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含量僅有小幅度降（jiàng）低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火（huǒ）材料，鋼（gāng）水顯（xiǎn）著增C，當同一（yī）製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微（wēi）增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有（yǒu）機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄（zhù）過程中（zhōng），鋼包（bāo）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（zhōng）間（jiān）包烘烤（kǎo），能（néng）有效地降（jiàng）低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影（yǐng）響：傳統耐火材料（liào）N含量很低，近（jìn）年來氮化物在耐火（huǒ）材（cái）料（liào）中應用（yòng）受到關注，如Sialon分解對鋼水造（zào）成增（zēng）N。更大的增N量在鋼包與中間包（bāo）之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口（kǒu）保護，此處（chù）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（gài）、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）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，隻有鎂鈣質耐火材（cái）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增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣（gài）耐火材（cái）料中的（de）CaO反應，如CaO與（yǔ）Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物（wù），熔點約為1400℃左右，可（kě）有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應（yīng）生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三（sān）鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層（céng）中；在（zài）鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義（yì）兵等（děng）人采（cǎi）用靜態坩堝法研究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（de）AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石（shí）磚基質部分致密程度高，較不（bú）燒白雲石磚（zhuān）具有更好的抗高堿度渣侵蝕性（xìng）。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣（zhā）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鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量（liàng）低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和滲（shèn）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（jiào）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。

通遼鎂（měi）磚之（zhī）鎂（měi）鈣碳磚的性能及抗侵蝕的（de）研究

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具（jù）備鎂（měi）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。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝（bāo）落性能越好，淨（jìng）化鋼水的效果也越好；C含量越高（gāo），抗渣（zhā）侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚（zhuān）的抗（kàng）侵蝕研究：崔淑賢等人采（cǎi）用煉鋼轉爐的初期（qī）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磚的侵蝕較（jiào）輕，是因為在磚的（de）界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率（lǜ）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（jiě），所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章等人研（yán）究結果表（biǎo）明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱（rè）震穩定性好，抗酸性熔（róng）渣能力強；而且磚中的CaO有利於（yú）鋼水的脫O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲（yún）石質耐火材料（liào）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（fēi）常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而（ér）且尺寸很小和形態得到控製（zhì），合（hé）金元素成分精（jīng）準並且分布均勻，使（shǐ）鋼材具有高性能、高品質。在鋼（gāng）水從冶煉（liàn）到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼（gāng）水或多或少（shǎo）總有些汙染，唯有白雲石質即鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料能淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不（bú）汙染環境。