徐平坤（kūn）

以（yǐ）前，從煉鋼工藝的角度（dù）研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水（shuǐ）直（zhí）接（jiē）接（jiē）觸的耐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生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料（liào）的理論研究和實際試驗，得出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（zài）AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增（zēng）加。

白雲石（shí）與鎂鈣（gài）質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後的理論組成為（wéi）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、鎂白雲石（shí）質耐（nài）火材（cái）料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲（yún）石質耐火材料是指（zhǐ）全部用煆燒或電熔的白雲石做（zuò）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（de）耐（nài）火材料。MgO、CaO含量的變化（huà）影響鎂鈣質（zhì）製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力（lì）越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和（hé）脫（tuō）硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同（tóng）部位使用（yòng）條件，合理選擇鎂鈣質耐（nài）火材料中（zhōng）的（de）w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材料對淨化鋼水（shuǐ）作用的（de）影響

潔淨鋼、特（tè）殊（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼（gāng）中雜質及夾雜物以（yǐ）及脫氣、調整化學成分和均勻（yún）化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使（shǐ）其轉移到爐（lú）渣（zhā）中，具有除去（qù）雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧（yǎng）勢很低（dī），鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為（wéi）了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白（bái）雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，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（cǐ），MgO質（zhì）材料（liào）中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質（zhì）耐火材料，在（zài）高溫真空條件下使用比（bǐ）純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中（zhōng），要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶（róng）解的O含（hán）量盡（jìn）可能要低。要使O含（hán）量低，就要選擇氧勢（shì）盡可能低的（de）耐火材（cái）料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧（yǎng）勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐（nài）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（lì）脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩（wěn）定性高、抗渣滲透性（xìng）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，從而抑製熔渣（zhā）的滲透。

關於H含量的（de）問題，采用真空精煉，其H主要來自熔（róng）渣或精煉設備內襯耐火材料的水（shuǐ）分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料對鋼水性（xìng）能的影響

耐火材料對（duì）鋼中氧含量（liàng）的影響：王龍光等人（rén）認（rèn）為MgO—CaO耐火材料（liào）中（zhōng）的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓（yā），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（cái）料（liào）。

耐火材料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料（liào）的脫S效果。結果表明（míng）：在1600℃下，反應45min時，脫（tuō）S效果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低，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（bāo）內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能（néng）降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以（yǐ）避免強（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P含量的影響：匡加才研究（jiū）MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料（liào）中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降（jiàng）低，由原（yuán）始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度（dù）降低。

耐火材料（liào）對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一（yī）製品第二次使（shǐ）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（liào）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（zhōng）間包（bāo）係統中使（shǐ）用保護套管保護主流時，有機（jī）粘結劑（jì）導致吸H。對（duì）鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材（cái）料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料（liào）N含（hán）量很低，近（jìn）年來氮（dàn）化物在耐火材（cái）料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼（gāng）包與中間（jiān）包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長（zhǎng）水口保護（hù），此處增N可達（15~30）×10-6。

耐（nài）火材料對鋼水中夾雜物的影響：田（tián）琳等人（rén）研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻（gè）耐火材（cái）料對（duì）管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明（míng）：在反應（yīng）30min的情況下，隻有（yǒu）鎂鈣質（zhì）耐火（huǒ）材料能去除（chú）鋼（gāng）水中的夾（jiá）雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾（jiá）雜物數量增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反（fǎn）應生成Ca12Al4O3的複合化（huà）合物（wù），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)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材料表麵，形成保（bǎo）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（zhā）層中；在鎂鈣質耐火材料中的活（huó）性CaO含量越高，吸（xī）附（fù）鋼水中夾雜物的能力（lì）越強（qiáng）。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣（zhā）性。試（shì）驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚（zhuān）基質（zhì）部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣（zhā）侵蝕性。堿度較低的（de）VOD爐渣對三（sān）種磚的侵蝕和滲透比高堿度（dù）渣嚴重得多。相對（duì）而言，燒（shāo）成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好（hǎo）於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕（shí）能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔（róng）渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂（měi）鈣材料作用析出C3S，使（shǐ）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（qīn）蝕和滲透能力，主要是熔（róng）渣對（duì）基（jī）質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

南（nán）平（píng）鎂（měi）磚之鎂鈣碳磚的性能及抗（kàng）侵蝕的研究

鎂鈣（gài）碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚（zhuān）種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的（de）真（zhēn）空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚（zhuān）的（de）性能同時取決於CaO及C的（de）含量（liàng）。CaO含量（liàng）越高，抗（kàng）剝落（luò）性能越好，淨化（huà）鋼水的效（xiào）果也越好；C含量（liàng）越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚（zhuān）的抗侵蝕（shí）研究：崔淑（shū）賢等人采用煉鋼轉爐的初（chū）期渣、中期渣和終（zhōng）期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚（zhuān）的侵蝕進行實驗。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磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵（qīn）蝕較輕，是因為在（zài）磚的界麵上（shàng）產（chǎn）生了C2S保護層；可是中期渣（zhā）和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所（suǒ）以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲（yún）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（qiáng）；而且磚中的CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐（nài）火材料對潔（jié）淨鋼的影響

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（jiá）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（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的（de）整個過程中（zhōng），耐火材料始終與鋼（gāng）水接觸（chù），一（yī）般耐火材料對鋼水（shuǐ）或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水（shuǐ），除去鋼中的非金屬夾（jiá）雜物，而且不汙染環（huán）境。