徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考（kǎo）慮與（yǔ）鋼水直（zhí）接接觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨化作用，總是認為耐火材料或（huò）多（duō）或（huò）少地會對鋼水產生（shēng）汙染。可是通過對白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗（yàn），得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼（gāng）水，並（bìng）且（qiě）也不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包等爐外精煉（liàn）裝置中應用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火（huǒ）材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦物原料，煆燒後的理論（lùn）組（zǔ）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耐火材料、鎂（měi）白雲石質（zhì）耐（nài）火（huǒ）材料（liào）、鎂鈣質耐火材料。

其中，白（bái）雲石質（zhì）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；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成（chéng）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（hé）抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力（lì）越強，高溫蠕變（biàn）越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越（yuè）差（chà）。因此，應該（gāi）根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中（zhōng）的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料（liào）對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中（zhōng）的雜質（zhì）O、S、P、C、H、N等元素（sù）及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要（yào）爐外（wài）精煉除去鋼中（zhōng）雜質及夾雜物以及脫氣（qì）、調整化學（xué）成分和（hé）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，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的（de）氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶（yě）煉低氧鋼，是（shì）爐外精煉冶煉潔淨鋼、純（chún）淨鋼、特殊（shū）鋼等設備（bèi）的耐火材料。近年來，為了淨化（huà）鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材（cái）料進行了許多試驗研究，取得了很（hěn）好的結（jié）果。

MgO在真空條件（jiàn）下容易揮發（fā），而CaO對MgO的揮發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低（dī）。因此，MgO質材（cái）料中加入一定量的CaO製成（chéng）MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比（bǐ）純MgO質耐火材料更（gèng）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（shì）CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶解的O含（hán）量盡可能要低。要（yào）使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火（huǒ）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，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利（lì）於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即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（liào）同樣也有利脫P。

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

關於H含量（liàng）的問題，采（cǎi）用真（zhēn）空精煉（liàn），其H主（zhǔ）要來自熔（róng）渣或精（jīng）煉設備內襯耐火材料（liào）的（de）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（zhōng）氫（qīng）（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響（xiǎng）

耐火材料對鋼中氧含量（liàng）的影響（xiǎng）：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中（zhōng）的CaO熱力學（xué）穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在（zài）鋼水中（zhōng）的溶解度很小，被認為是防止（zhǐ）鋼水增氧的有效材料。

耐（nài）火材料（liào）對鋼中S的影（yǐng）響：田琳等人試驗研究鎂鈣（gài）磚（zhuān）與鋼水（shuǐ）中S的（de）反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效（xiào）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率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包（bāo）獲得有效的脫S效果，使用白雲石（shí）質鋼包內襯是很（hěn）必要的，這樣一方麵可以盡可（kě）能降低鋼包內襯的再氧（yǎng）化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣（zhā）導致耐火（huǒ）材料的過度消耗。

耐（nài）火材（cái）料對鋼中P含量的影響：匡加才（cái）研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當（dāng）澆注（zhù）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（yǒu）小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用（yòng）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（jǐn）發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火（huǒ）材（cái）料中的水分以及（jí）其中的有機（jī）粘結（jié）劑會對鋼水（shuǐ）中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中（zhōng）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，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對（duì）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中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量（liàng）在鋼包與中間包之間，保（bǎo）護套管非常重要，連鑄的（de）增（zēng）N點就是長水口（kǒu）保護，此處增N可（kě）達（15~30）×10-6。

耐火材料對（duì）鋼水（shuǐ）中夾雜物的影（yǐng）響（xiǎng）：田琳等人研究了鎂鈣（gài）、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（xià），隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材（cái）料均使鋼（gāng）水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）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（xiào）地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣（gài）質耐火材料表（biǎo）麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至（zhì）保護渣層中；在鎂（měi）鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼（gāng）水中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗（kàng）侵蝕性（xìng）能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研究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（de）白雲石磚抗高堿（jiǎn）度的AOD渣侵蝕和滲（shèn）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比高堿度渣嚴重得（dé）多。相（xiàng）對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵（dǐ）抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的（de）燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材（cái）料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這（zhè）是因為渣（zhā）與鎂鈣材（cái）料作用析（xī）出C3S，使材料（liào）表層致（zhì）密化而有效抑製熔（róng）渣（zhā）的滲透（tòu）。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（zhì）的強溶蝕並滲（shèn）透作用。

西安鎂磚（zhuān）之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好（hǎo）的（de）真空穩定（dìng）性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣碳磚的性能（néng）同時取決於CaO及C的含量。CaO含（hán）量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的（de）效果也越好；C含量（liàng）越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強（qiáng）。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等（děng）人采用煉鋼轉爐（lú）的初期（qī）渣、中（zhōng）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：初（chū）期渣MgO—C磚（zhuān）蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝落（luò），蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和（hé）終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別（bié）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（zhāng）等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚（zhuān）中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對（duì）潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，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，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質（zhì）。在鋼（gāng）水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火（huǒ）材（cái）料對鋼水或（huò）多或少總有些汙染，唯有白雲石（shí）質即鎂鈣質耐火材（cái）料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的（de）非金屬夾雜物，而且（qiě）不汙染環境。