徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度（dù），沒（méi）有考慮與（yǔ）鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的（de）淨（jìng）化作（zuò）用，總（zǒng）是認為耐（nài）火（huǒ）材料或多或少地會對鋼水產生汙染。可是通過（guò）對白雲石質（鎂鈣質）耐火材（cái）料的理（lǐ）論研究（jiū）和（hé）實際試驗，得出鎂鈣（gài）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、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石（shí）與鎂鈣質（zhì）耐火材料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的（de）理論組（zǔ）成（chéng）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（zhōng），白雲石質耐火（huǒ）材料（liào）是指全部用煆燒或電熔的白（bái）雲石（shí）做原料的定（dìng）型或不定（dìng）形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）火材料是用（yòng）鎂石與白雲石合（hé）成的耐火材料。MgO、CaO含量（liàng）的變化（huà）影響鎂（měi）鈣質製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水化（huà）能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高（gāo）SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越（yuè）大，抗剝落性（xìng）能和脫（tuō）硫（liú）、脫（tuō）磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕（shí）的性能（néng）越差。因此（cǐ），應該根據爐外精煉等熱工（gōng）設備的不同部位使用條件，合（hé）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（shuǐ）作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜（zá）物（wù）的含量要求嚴格（gé），需要爐外精煉除（chú）去鋼（gāng）中雜質及夾（jiá）雜物以及脫氣、調整化學成分（fèn）和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的（de）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，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由（yóu）於CaO的氧勢（shì）很低，鎂鈣質（zhì）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（rén）員對白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（yì）揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影（yǐng）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，MgO質（zhì）材料中加入一定量（liàng）的CaO製成MgO—CaO質耐火（huǒ）材（cái）料，在（zài）高溫真空條件下（xià）使用比純MgO質耐（nài）火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣（zhā）必須是CaO含量高的（de）高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選（xuǎn）擇氧勢盡可能低的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存（cún）在，在鋼水中的溶解度（dù）很小，而CaO的氧勢（shì）也很（hěn）小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣質（zhì）耐火材料。溫度升高不（bú）利於脫P，但鋼（gāng）包中采（cǎi）用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量（liàng）高的鎂鈣質耐火材料同樣也（yě）有利脫P。

鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材（cái）料的（de）熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別是（shì）熔（róng）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（wù）C2S或（huò）C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含（hán）量的問題，采用真空精（jīng）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（zhǎng）期烘烤，充分排除其中的（de）水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂（měi）鈣質耐火材料對鋼（gāng）水性能的影（yǐng）響

耐火材料對鋼中氧含量（liàng）的影響：王龍光等人認為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（de）溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐（nài）火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚與鋼水中S的（de）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（lǜ）達70.12%；超過45min，脫S率降低（dī），出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果（guǒ），使用白雲石質鋼包內（nèi）襯是很（hěn）必要的，這樣一方麵可以盡可能降低（dī）鋼包內襯的再氧化能力，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。

耐火（huǒ）材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含（hán）量（liàng）的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅（fú）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。

耐火材料對鋼水（shuǐ）碳含量的（de）影響：實驗表（biǎo）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，鋼水僅（jǐn）發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材（cái）料中的水（shuǐ）分（fèn）以及其中的（de）有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生（shēng）顯著影響。連鑄過程中，鋼包和中間包（bāo）係統中使用保護套管保護主流時，有（yǒu）機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘（hōng）烤（kǎo），能有效（xiào）地（dì）降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材（cái）料N含量很低，近（jìn）年來氮化物在耐火材料中（zhōng）應用受到關注，如Sialon分解（jiě）對鋼水造成增N。更（gèng）大的增N量在鋼包與中間包之（zhī）間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保（bǎo）護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研（yán）究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火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（zhī）有鎂鈣質耐火材（cái）料能去除鋼水中的（de）夾雜物，其餘的堿性耐（nài）火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與（yǔ）鎂鈣（gài）耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應（yīng）生成Ca12Al4O3的複合化（huà）合物，熔（róng）點（diǎn）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（bèi）吸附鎂鈣質耐（nài）火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣（gài）質耐火材料表麵（miàn）上剝落（luò）下來（lái）上浮至保護渣層中（zhōng）；在鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料中的活性（xìng）CaO含量（liàng）越（yuè）高，吸附鋼水中夾雜物的能力（lì）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種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗（kàng）渣性。試驗結（jié）果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程（chéng）度（dù）高，較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渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力（lì）好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和（hé）滲透（tòu）能力，這是（shì）因為渣與鎂鈣材料作（zuò）用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的滲透。低（dī）堿度熔渣具有（yǒu）較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強（qiáng）溶蝕並滲透作用。

玉林鎂磚之鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗侵蝕（shí）的研究（jiū）

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比（bǐ）鎂碳磚具（jù）有更好的（de）真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，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越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、中期（qī）渣（zhā）和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行（háng）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（chǎn）生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是（shì）因為在磚（zhuān）的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中（zhōng）期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別（bié）比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高（gāo）溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等（děng）人研究結果表明（míng）鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸（suān）性熔渣（zhā）能力強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白（bái）雲石（shí）質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔（jié）淨鋼係（xì）指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜（zá）物不僅數量少，而（ér）且尺寸很小和形（xíng）態得到控製，合金元素成分精（jīng）準並且分布均勻，使鋼材具有高性能（néng）、高品（pǐn）質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始（shǐ）終與鋼水接觸，一般耐火材料（liào）對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石（shí）質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼（gāng）水，除去鋼（gāng）中的非金（jīn）屬夾雜物，而且不汙染（rǎn）環境。