徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼（gāng）工藝的角度研究提高鋼的（de）純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，總是認為耐（nài）火材料或多或少地會對（duì）鋼水產生汙染。可是通過對（duì）白雲石質（zhì）（鎂鈣質）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，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼（gāng）包等爐外精煉裝置中（zhōng）應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質（zhì）耐火材（cái）料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦物原料，煆燒後的理論組（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（yào）包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電（diàn）熔（róng）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的耐火材料。MgO、CaO含量的變（biàn）化影（yǐng）響鎂鈣質製品的高溫使用性能，MgO含（hán）量越高，抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變（biàn）越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的（de）效果越好（hǎo），但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此（cǐ），應該根（gēn）據爐（lú）外精煉等熱工設備的不同部（bù）位使用條件，合理選（xuǎn）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、特殊鋼等對鋼中（zhōng）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（chú）去鋼中雜質及夾（jiá）雜物（wù）以及脫氣、調整化學成分和均勻（yún）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（zhōng），具有除去雜（zá）質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧（yǎng）勢很低，鎂（měi）鈣質耐火材料也適合用（yòng）於冶煉低氧鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐（nài）火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降（jiàng）低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行了許（xǔ）多試驗研究，取得了（le）很好（hǎo）的結果。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，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。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下（xià）使（shǐ）用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水（shuǐ）中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣（zhā），並且鋼水中溶解的O含量盡可（kě）能要低（dī）。要使O含量低，就（jiù）要選擇氧勢盡可能低（dī）的耐火材料（liào），Mg與Ca在高溫（wēn）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（měi）鈣質耐火材（cái）料同樣也有利脫（tuō）P。

鎂鈣質耐火材料的熱震（zhèn）穩定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣（zhā）中SiO2滲入會與（yǔ）MgO-CaO耐火材料中的（de）CaO反應生（shēng）成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣（zhā）的滲透。

關於H含量的（de）問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯（chèn）耐火材（cái）料的（de）水分（fèn）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（shuǐ）中氫（qīng）（H）含（hán）量增高問題。

鎂鈣質耐火材（cái）料對鋼水性能的影響

耐（nài）火材料對鋼（gāng）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（xué）穩定性（xìng）高（gāo），具有很低（dī）的氧平衡分（fèn）壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為（wéi）是防止鋼水（shuǐ）增氧的（de）有效材料。

耐火材（cái）料對鋼中S的影響：田琳（lín）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：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（gāng）包獲得有效的脫S效果，使用（yòng）白（bái）雲石質鋼包內襯（chèn）是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低（dī）鋼包（bāo）內襯的再氧化（huà）能力，另一方麵可以避免強還（hái）原條件下鋼包渣導致耐火材料（liào）的過度消耗。

耐火（huǒ）材料對鋼中P含量的影響：匡（kuāng）加才研究MgO—CaO質澆注料對（duì）鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注（zhù）料中w（CaO）為25%時，鋼中P含（hán）量大幅度降低，由原始（shǐ）的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量（liàng），鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含（hán）量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯（xiǎn）著增C，當同一製品第（dì）二次使（shǐ）用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含量（liàng）的影響：耐（nài）火材料中的水（shuǐ）分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的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（bǎo）護主流時，有機（jī）粘（zhān）結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低（dī）鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含（hán）量的影（yǐng）響：傳統耐火材料（liào）N含量很（hěn）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（zēng）N量在鋼包（bāo）與中間包之間，保護套（tào）管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水（shuǐ）中夾雜物的影響：田琳（lín）等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐（nài）火材料對管（guǎn）線鋼鋼水潔淨化的（de）影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中（zhōng）的夾雜（zá）物，其（qí）餘的堿性耐火材料均使鋼水夾（jiá）雜物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物（wù）可（kě）與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約（yuē）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（suān）三（sān）鈣（gài）)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含量越高，吸附鋼水（shuǐ）中（zhōng）夾雜物的（de）能力越強。

鎂鈣（gài）質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態（tài）坩堝法研究3種（zhǒng）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（yún）石磚抗高堿度的（de）AOD渣侵蝕和滲透（tòu）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（zhuān）具有更好的抗高堿（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低（dī）的（de）VOD爐渣對（duì）三（sān）種磚的侵蝕和（hé）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（dù）渣侵蝕（shí）性明顯（xiǎn）好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力（lì）好於（yú）CaO含量低（dī）的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵（dǐ）抗高堿度熔渣的侵蝕（shí）和滲透（tòu）能力，這是因（yīn）為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而（ér）有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲（shèn）透能力，主（zhǔ）要是熔渣對基（jī）質（zhì）的強溶蝕並滲透作用。

長春鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及（jí）抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能（néng）：MgO—CaO—C磚較燒（shāo）成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有（yǒu）更好的（de）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（yuè）高，抗剝（bāo）落性能越好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚的抗（kàng）侵蝕研究：崔淑（shū）賢等人采（cǎi）用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣（gài）碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗（yàn）結（jié）果表明：初（chū）期渣（zhā）MgO—C磚蝕（shí）損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落（luò），蝕損最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，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（de）蝕損率（lǜ）反而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章等人（rén）研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩（wěn）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（hé）冶煉鋼的（de）電爐爐襯。

白（bái）雲石質耐火材料對（duì）潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量（liàng）非常少（shǎo），非金（jīn）屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼材具有高性能（néng）、高品質。在鋼水從（cóng）冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或（huò）多或少總有（yǒu）些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去（qù）鋼中的（de）非金屬夾（jiá）雜物，而且不汙染環境。