徐平（píng）坤（kūn）

以前（qián），從（cóng）煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接（jiē）觸的耐火材（cái）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（shuǐ）產（chǎn）生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際（jì）試驗，得出（chū）鎂鈣質材料不但不汙染鋼（gāng）水，反而能淨化鋼水，並且也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）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

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然（rán）礦物原（yuán）料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值為1.93。鎂鈣質耐火材料主（zhǔ）要包括白雲石質耐火材料、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（bù）用煆燒或電熔的白雲（yún）石做原料的（de）定型或不定形耐火（huǒ）材料（liào）；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料（liào）是用鎂石（shí）與白雲石合成的耐火（huǒ）材料。MgO、CaO含量（liàng）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熔渣和抗水化能力越強；CaO含（hán）量越（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高（gāo）溫蠕變越大，抗剝落（luò）性能和脫硫、脫磷的（de）效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此（cǐ），應該根據（jù）爐外精煉等熱工設（shè）備的不（bú）同部位使用條件，合理選擇鎂（měi）鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特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（wù）的含量要求嚴格，需（xū）要爐外精煉除去（qù）鋼中雜質（zhì）及夾雜物以及脫（tuō）氣、調（diào）整化學（xué）成分和均勻化等。鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的遊離CaO，易（yì）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（yú）CaO的氧勢很低（dī），鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）也適合用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外精煉冶煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備（bèi）的耐火材料（liào）。近年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火（huǒ）材料消耗，研究人員對白雲石質耐（nài）火材（cái）料進行了許多試驗研究，取得了很好的（de）結（jié）果。

MgO在真空條件下容易揮發（fā），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。因此，MgO質材（cái）料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材料，在高（gāo）溫真空條件下使用比純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，熔渣必須是CaO含量高的高堿度（dù）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（xuǎn）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（de）溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小，因（yīn）此（cǐ），精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）。溫度升高不（bú）利於脫（tuō）P，但鋼包中采（cǎi）用CaO含量高即堿度高的熔（róng）渣有利脫P，因此，用CaO含量（liàng）高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫（tuō）P。

鎂鈣質耐火材料的（de）熱震穩定性高、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CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層（céng），從而抑製熔渣的滲（shèn）透。

關於H含量的問題，采用真（zhēn）空精煉，其H主要來自熔渣或精煉（liàn）設備內襯（chèn）耐火材料的水分及（jí）有機添加物。熱力學（xué）分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不（bú）存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的（de）影（yǐng）響：王龍光等（děng）人認為MgO—CaO耐火材料（liào）中的CaO熱（rè）力（lì）學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓（yā），在鋼（gāng）水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有（yǒu）效（xiào）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磚（zhuān）與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明（míng）：在1600℃下，反應45min時，脫（tuō）S效果更（gèng）好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一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（xiāo）耗。

耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含量（liàng）的（de）影響。實驗結果表（biǎo）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（jìn）一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有（yǒu）小幅度降（jiàng）低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明（míng），使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次（cì）使用（yòng）時，鋼水僅（jǐn）發（fā）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（jí）其中的有機粘結劑（jì）會（huì）對鋼水中的H含量（liàng）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（yǒu）機粘結劑導致吸H。對鋼包、中（zhōng）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（yǐng）響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮（dàn）化物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對（duì）鋼水造成增N。更（gèng）大的增N量在（zài）鋼（gāng）包與中間包之間，保護套管（guǎn）非常重（chóng）要，連鑄（zhù）的增N點就（jiù）是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材（cái）料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究（jiū）了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對管（guǎn）線鋼（gāng）鋼（gāng）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（shuǐ）中的（de）夾（jiá）雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣耐火（huǒ）材料中的CaO反應，如CaO與（yǔ）Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複（fù）合化合物，熔點約為1400℃左右（yòu），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（bèi）吸附鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材料表麵，形成保護層，或（huò）者從鎂鈣質耐火材料表麵上（shàng）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（liàng）越高，吸（xī）附鋼（gāng）水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐（nài）火材料的抗侵（qīn）蝕性能：梁義兵等（děng）人采用靜態坩（gān）堝法（fǎ）研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出（chū），CaO含量高的白（bái）雲石磚抗高堿（jiǎn）度的（de）AOD渣侵蝕（shí）和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質（zhì）部分致密（mì）程度高，較（jiào）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（dù）渣嚴重得多。相對而言，燒成的（de）鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量（liàng）高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料（liào）具（jù）有良好的抵抗高堿度（dù）熔渣的侵蝕（shí）和（hé）滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材（cái）料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低（dī）堿度熔渣（zhā）具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的（de）強溶蝕並滲透作用。

邢台鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵（qīn）蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜（zá）。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳（tàn）磚的（de）性能同時取決於CaO及（jí）C的（de）含量。CaO含量越高，抗剝落性（xìng）能越好，淨化鋼（gāng）水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落（luò）性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔（cuī）淑賢等人（rén）采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂（měi）碳磚（zhuān）的侵（qīn）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（shēng）結構剝落，蝕（shí）損（sǔn）最嚴重；MgO—CaO—C磚（zhuān）的侵蝕較輕，是因為（wéi）在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損（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（bèi）渣中∑FeO溶解，所以（yǐ）比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章等人研（yán）究結果（guǒ）表明鎂白雲（yún）石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性（xìng）和熱震穩定性好，抗酸性（xìng）熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫（tuō）O、脫S、脫P等，適合冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量（liàng）非（fēi）常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和（hé）形態得到控（kòng）製，合金元素成分精準並且（qiě）分布均勻，使鋼材具有高性能、高（gāo）品質。在鋼水（shuǐ）從冶煉（liàn）到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接（jiē）觸，一般耐火材料（liào）對（duì）鋼水（shuǐ）或多或少總（zǒng）有些（xiē）汙染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境（jìng）。