徐（xú）平坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究（jiū）提高鋼的純淨度，沒（méi）有（yǒu）考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水（shuǐ）的淨化作用，總是（shì）認為耐火材料或多或少地（dì）會對鋼水產生汙（wū）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（cái）料（liào）不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外精煉（liàn）裝（zhuāng）置中應用（yòng）日益增加。

白（bái）雲石與（yǔ）鎂鈣質耐火材料的特征（zhēng）

白雲石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原（yuán）料，煆（duàn）燒後的（de）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包括（kuò）白雲石質耐（nài）火材料、鎂白雲石質耐火材（cái）料、鎂鈣質（zhì）耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指（zhǐ）全部用煆（duàn）燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定（dìng）形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。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（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含量越高，抗（kàng）高SiO2熔渣的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落（luò）性能和（hé）脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的性能越差。因此，應該根據爐外（wài）精煉等熱工設備的不同部位使（shǐ）用條件（jiàn），合理選擇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響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼（gāng）中的（de）雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的（de）含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜（zá）物以及脫氣、調整化學成分和（hé）均勻化等。鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料中的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反（fǎn）應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼（gāng）水的功能。由於CaO的（de）氧勢很低，鎂鈣（gài）質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐（lú）外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等（děng）設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對（duì）白雲石質耐火材料（liào）進行了許多試驗研究（jiū），取（qǔ）得（dé）了很好的結果。

MgO在真空條件下容（róng）易揮（huī）發（fā），而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩（mó）爾（ěr）分數）就可使MgO相對揮發性大（dà）大降低。因此（cǐ），MgO質材（cái）料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材料，在高溫真空條件下使（shǐ）用（yòng）比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水（shuǐ）中的脫（tuō）S反應（yīng）中，要使鋼水S含量（liàng）低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度（dù）渣，並且鋼水中溶（róng）解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存（cún）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。溫度升高不利於脫（tuō）P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即（jí）堿度高的熔渣有利（lì）脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也（yě）有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的（de）熱震穩定（dìng）性高（gāo）、抗渣滲透性（xìng）好，特（tè）別是熔（róng）渣中SiO2滲入（rù）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，從而抑製熔渣的滲透。

關（guān）於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉（liàn）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（zhōng）的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料（liào）對鋼（gāng）水性能的影響

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（róng）解度很小，被認為是防止鋼（gāng）水增氧（yǎng）的有效材料（liào）。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人（rén）試驗研究（jiū）鎂鈣磚與（yǔ）鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐（nài）火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫（tuō）S效（xiào）果（guǒ）更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，出（chū）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（bāo）內襯是（shì）很必要的，這樣一方麵（miàn）可以盡（jìn）可能降低鋼包內襯（chèn）的再氧化能力，另一方麵可以避免強（qiáng）還原條件下鋼包渣導（dǎo）致耐火材料的過度消耗。

耐火（huǒ）材料對鋼中P含量的影響：匡加才（cái）研究MgO—CaO質澆（jiāo）注料（liào）對鋼中P含量（liàng）的影響。實驗結果（guǒ）表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中（zhōng）P含量大幅度降低，由原始（shǐ）的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度（dù）降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐（nài）火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增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（de）有（yǒu）機粘結劑會（huì）對（duì）鋼水中的H含量產生顯著影（yǐng）響。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護（hù）套管保護主流時，有機粘結劑導致吸（xī）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)含量的影響：傳統（tǒng）耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火（huǒ）材料中應（yīng）用受到（dào）關注（zhù），如Sialon分解對鋼水造（zào）成增N。更大的增N量在（zài）鋼包與中間包之（zhī）間（jiān），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（dá）（15~30）×10-6。

耐火材料（liào）對鋼水中（zhōng）夾雜物的影響：田（tián）琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）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，隻有（yǒu）鎂鈣質耐火材料（liào）能去除鋼水中的（de）夾雜物，其餘的（de）堿性耐火材（cái）料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應（yīng）生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地（dì）去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料表麵，形成保護層，或（huò）者（zhě）從鎂（měi）鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾雜物（wù）的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的（de）抗渣（zhā）性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚（zhuān）抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲（yún）石磚基質部分致密程度高，較不燒白雲石（shí）磚具有更好的抗高（gāo）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（jiǎn）度渣嚴重得多。相（xiàng）對而言，燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕性明（míng）顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含（hán）量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的（de）鎂鈣磚。鎂鈣（gài）質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與（yǔ）鎂鈣材（cái）料（liào）作用析出C3S，使（shǐ）材料（liào）表層致密化而有效抑製（zhì）熔（róng）渣的滲透（tòu）。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要（yào）是熔渣對基質的強（qiáng）溶（róng）蝕並滲透（tòu）作用。

遵義鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要（yào）性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複（fù）雜。除具備鎂鈣磚的特（tè）性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂（měi）碳磚具有更好的（de）真空穩定（dìng）性、抗熱震（zhèn）性。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時取決於CaO及C的含（hán）量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水（shuǐ）的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔（cuī）淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣（zhā）分別對鎂鈣碳磚（zhuān）及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表（biǎo）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（chǎn）生結構剝（bāo）落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵（miàn）上產生了（le）C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反而分別比（bǐ）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（yǐ）比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）果表明鎂白雲石（shí）碳（tàn）磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性（xìng）好，抗酸性熔渣能力強（qiáng）；而且磚中（zhōng）的CaO有利於鋼（gāng）水的脫（tuō）O、脫S、脫P等，適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐襯。

白雲（yún）石質耐火材料對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼（gāng）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得到控製，合金元素成分精準（zhǔn）並（bìng）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程中，耐（nài）火材料始終與鋼水接觸（chù），一般耐火材料對（duì）鋼水或（huò）多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。