徐平（píng）坤（kūn）
以前，從煉鋼工（gōng）藝（yì）的角度研究提高鋼（gāng）的純（chún）淨度，沒（méi）有考（kǎo）慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐（nài）火材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產（chǎn）生汙染（rǎn）。可是通過（guò）對白雲石質（鎂（měi）鈣質）耐（nài）火材料的理論研究和實際試（shì）驗，得出鎂鈣質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、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置（zhì）中應用日益增加。
白雲石與鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材料的特（tè）征
白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。
其中，白雲石質耐（nài）火材料是指全部用煆燒或電（diàn）熔的白雲石做原料的定型（xíng）或不定形耐火材料（liào）；鎂白雲石和鎂鈣質（zhì）耐火材料是用鎂（měi）石與白雲石合成的耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變化（huà）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（qiáng）；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（néng）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（gāi）根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐（nài）火材料中的w（CaO）/w（MgO）。
白雲石質（zhì）耐火材料對淨化鋼水作用的影響
潔淨鋼（gāng）、特殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜物的含（hán）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、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質（zhì）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（lú）渣中，具有除（chú）去雜質、淨化（huà）鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料（liào）也適合用於冶煉低氧鋼，是爐（lú）外精煉（liàn）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、延長爐襯（chèn）壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐火（huǒ）材料進行（háng）了許多試驗（yàn）研究，取得了很好的結果。
MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發（fā）性是有影（yǐng）響的，含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使MgO相對（duì）揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加（jiā）入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條（tiáo）件下使用比純MgO質耐火（huǒ）材料更合適。
鋼水中的脫（tuō）S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的（de）高堿（jiǎn）度渣，並且鋼水中溶解的O含量（liàng）盡可能要低。要（yào）使O含量低，就要選擇氧勢盡可能（néng）低的耐（nài）火（huǒ）材（cái）料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解（jiě）度很小，而CaO的氧勢（shì）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（zhōng）采用CaO含量高即堿度高的熔（róng）渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐（nài）火材料同樣也（yě）有利脫P。
鎂鈣質耐火材（cái）料的熱震穩（wěn）定性高、抗渣滲透性好，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（huà）合物C2S或C3S,形（xíng）成保護層，從而抑製（zhì）熔渣的滲透。
關於（yú）H含量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精（jīng）煉設（shè）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℃下長期烘烤，充分排除其中的（de）水分，就不（bú）存在（zài）鋼水中氫（H）含量增高問題。
鎂鈣質耐（nài）火材料對鋼水性能的影響
耐火材料對鋼（gāng）中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火（huǒ）材料中（zhōng）的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分（fèn）壓，在鋼水中（zhōng）的溶解度很小，被認為是（shì）防止鋼（gāng）水增氧的有效材料。
耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果（guǒ）。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（xiàn）象。為了使鋼（gāng）包獲得有效（xiào）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（gāng）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導致耐火材料（liào）的過度消耗。
耐（nài）火材料對鋼中P含量的（de）影響：匡（kuāng）加才研究MgO—CaO質（zhì）澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明（míng）：當（dāng）澆注料中w（CaO）為25%時（shí），鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低（dī）到（dào）0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度降低。
耐火材料（liào）對鋼（gāng）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（qīng）微增C。
耐火材料對鋼中（zhōng）H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的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流（liú）時（shí），有機粘結（jié）劑導致（zhì）吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘烤，能（néng）有效地降低鋼水的吸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（hěn）低，近年來氮化（huà）物（wù）在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成（chéng）增N。更大的增N量在（zài）鋼包與（yǔ）中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的（de）增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。
耐火材料對鋼水中夾雜物（wù）的（de）影響：田琳等人研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼（gāng）水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火（huǒ）材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘（yú）的堿性耐火材料（liào）均使鋼水夾（jiá）雜（zá）物（wù）數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣耐火材料（liào）中（zhōng）的CaO反應，如CaO與（yǔ）Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約（yuē）為1400℃左右，可有（yǒu）效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生（shēng）成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高（gāo）熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼（gāng）水中夾雜物的（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坩堝法研究3種不鏽（xiù）鋼冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得（dé）出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較（jiào）強。燒成白雲石磚（zhuān）基質部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具（jù）有更（gèng）好的抗高堿度渣侵蝕（shí）性。堿度較（jiào）低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成（chéng）的鎂鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕性（xìng）明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的（de）鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料（liào）具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能（néng）力，這是（shì）因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低堿度熔渣具（jù）有較強的（de）侵蝕和滲透能力，主要是熔渣（zhā）對基質的強溶蝕並滲透作用。
嘉興鎂磚之鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗侵蝕的（de）研究
鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成（chéng）鎂鈣磚種類複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性（xìng）外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震（zhèn）性。鎂鈣碳磚的性（xìng）能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水（shuǐ）的效（xiào）果也越（yuè）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：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚（zhuān）及（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實（shí）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磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了（le）C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分（fèn）別比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（zhuān）侵蝕（shí）嚴重。
孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能（néng）力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐襯。
白雲石質耐火材料對潔（jié）淨（jìng）鋼的影響
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（wù）不（bú）僅（jǐn）數量少，而（ér）且尺寸很小（xiǎo）和形態得到控製，合金元素成分精（jīng）準並且分（fèn）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，耐火（huǒ）材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少（shǎo）總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼（gāng）水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。
