徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工（gōng）藝的角（jiǎo）度研究提（tí）高鋼的純淨度，沒有（yǒu）考（kǎo）慮與鋼水直（zhí）接接觸的（de）耐火材料對（duì）鋼水的淨化作用，總是認（rèn）為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙（wū）染。可是通過（guò）對白雲石質（zhì）（鎂鈣（gài）質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質（zhì）材料不但不汙染鋼水，反而（ér）能淨化鋼水，並且也不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼（gāng）包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）是天然礦物原料，煆燒後的理（lǐ）論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂（měi）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（liào）。

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（shí）做（zuò）原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣（gài）質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料（liào）。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熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據（jù）爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇（zé）鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成（chéng）分和均勻化等（děng）。鎂鈣質耐火（huǒ）材料中（zhōng）的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜（zá）質反（fǎn）應，使其轉移（yí）到爐渣中，具（jù）有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的（de）氧勢很低（dī），鎂鈣（gài）質耐火材料也適合用於冶煉（liàn）低氧（yǎng）鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白（bái）雲石質（zhì）耐（nài）火（huǒ）材料進行了許多（duō）試驗研究，取得（dé）了很好的結果。

MgO在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（摩爾分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大大降（jiàng）低。因此（cǐ），MgO質材料中（zhōng）加入一定量（liàng）的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐（nài）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（gāng）水中溶解的O含量盡可（kě）能（néng）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（zài）高溫下以氣態存在，在鋼水（shuǐ）中的溶解度（dù）很小，而（ér）CaO的氧勢也很小，因（yīn）此，精煉設備（bèi）應（yīng）該選用鎂鈣質耐火（huǒ）材料。溫度升（shēng）高不利於脫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同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料（liào）的熱震穩（wěn）定性高、抗渣滲（shèn）透性好（hǎo），特別是熔渣（zhā）中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化合物C2S或C3S,形成保（bǎo）護層，從而抑製（zhì）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設備內襯耐火材料的水分及有機（jī）添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘（hōng）烤，充分（fèn）排除其中的水分（fèn），就不存（cún）在鋼水中氫（H）含（hán）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影響：王龍光等人（rén）認（rèn）為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小（xiǎo），被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料（liào）對鋼中S的影響：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（zhì）耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應（yīng）45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為（wéi）了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用（yòng）白雲（yún）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（yǎng）化能力，另一（yī）方麵可以避免（miǎn）強（qiáng）還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中（zhōng）P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料（liào）對（duì）鋼中P含量的影響。實驗結（jié）果表明（míng）：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量（liàng）大幅度降低，由原始的0.1%降低（dī）到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對（duì）鋼水碳含量（liàng）的影響：實（shí）驗（yàn）表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水（shuǐ）僅發生輕微（wēi）增C。

耐火材料對鋼中（zhōng）H(氫)含量的影響：耐火材料中（zhōng）的水分（fèn）以及其中的（de）有機粘結劑會對（duì）鋼水中（zhōng）的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主（zhǔ）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）低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含（hán）量的影響：傳（chuán）統耐火材料N含量很低，近（jìn）年來氮化物在耐火材料中應用（yòng）受到關注，如（rú）Sialon分解（jiě）對鋼水造成增N。更（gèng）大的增N量在鋼（gāng）包與中間包（bāo）之間，保護（hù）套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保（bǎo）護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中（zhōng）夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水（shuǐ）潔淨化的影（yǐng）響，實驗（yàn）表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘（yú）的堿性（xìng）耐火（huǒ）材料均（jun1）使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材（cái）料中的CaO反（fǎn）應，如（rú）CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化合物被吸（xī）附鎂鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣（gài）質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層（céng）中；在鎂（měi）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。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶（yě）煉用（yòng）鎂鈣磚（zhuān）的抗渣性。試驗（yàn）結果得（dé）出，CaO含量高（gāo）的白雲（yún）石磚（zhuān）抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較（jiào）強（qiáng）。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，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（qīn）蝕和滲透比高堿度渣（zhā）嚴重得多。相（xiàng）對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好（hǎo）於不燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕能力好（hǎo）於（yú）CaO含量低的鎂（měi）鈣磚（zhuān）。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這（zhè）是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表（biǎo）層致密化而有效抑（yì）製熔渣的滲透。低堿度（dù）熔渣具有較強的侵蝕和（hé）滲（shèn）透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

渝北鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵（qīn）蝕的研究

鎂鈣（gài）碳磚（zhuān）主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除具備（bèi）鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空（kōng）穩定性（xìng）、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量越高，抗剝（bāo）落性能越（yuè）好，淨化鋼水的效（xiào）果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結（jié）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（shí）較輕，是（shì）因為在磚的界麵（miàn）上（shàng）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比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中（zhōng）∑FeO溶解，所以比（bǐ）MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果（guǒ）表明鎂（měi）白雲石（shí）碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐（lú）爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影（yǐng）響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，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，合金元素成分精（jīng）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個過（guò）程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火（huǒ）材料對鋼水或多（duō）或少（shǎo）總有些汙染，唯（wéi）有白雲石質即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不（bú）汙染環境。