徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究（jiū）提高（gāo）鋼的純淨度，沒有考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨（jìng）化（huà）作用，總是認為（wéi）耐火材料（liào）或多或少地會對鋼水（shuǐ）產生汙染。可是通過對（duì）白（bái）雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論（lùn）研究和實際試驗，得出（chū）鎂鈣質材料不但不汙（wū）染（rǎn）鋼水，反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼包等爐外精煉裝置中應（yīng）用（yòng）日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒後的（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（huǒ）材料是指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（měi）鈣質耐火材料（liào）是（shì）用（yòng）鎂石（shí）與白雲石合成的（de）耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製（zhì）品的高溫使（shǐ）用性能，MgO含量越（yuè）高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越（yuè）高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化（huà）和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性（xìng）能越差。因此，應（yīng）該根據爐外精（jīng）煉等熱工設備的不同部位使用條（tiáo）件，合理（lǐ）選擇鎂鈣質（zhì）耐火材（cái）料中的（de）w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料（liào）對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜（zá）質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物（wù）的（de）含量要求嚴格，需（xū）要爐外精煉除去鋼中雜質（zhì）及夾雜物以及脫（tuō）氣、調整化學成分（fèn）和均（jun1）勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的（de）S、P等雜質反應，使其轉移到爐渣中，具（jù）有除去雜質、淨化鋼水的功能。由（yóu）於CaO的氧勢很低，鎂（měi）鈣質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純（chún）淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命（mìng）、降低耐火材料消耗，研究（jiū）人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（jié）果。

MgO在真空（kōng）條件下容易揮發，而CaO對MgO的（de）揮發性（xìng）是有影響的，含有10%～20%CaO（摩（mó）爾分數）就可使MgO相對揮發性大大（dà）降低。因此，MgO質材料中加入一定量的（de）CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條件下使用（yòng）比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態（tài）存在，在鋼水中的溶解度很小，而（ér）CaO的（de）氧勢也很小，因此，精（jīng）煉設備應該選用鎂鈣質耐火材（cái）料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用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（zhì）耐火（huǒ）材（cái）料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣（gài）質耐火材料的（de）熱震穩定性高、抗渣滲（shèn）透（tòu）性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料（liào）中的（de）CaO反應（yīng）生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護（hù）層（céng），從而抑（yì）製熔渣的（de）滲透（tòu）。

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

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王（wáng）龍（lóng）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（píng）衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中S的影（yǐng）響：田琳等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫（tuō）S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫（tuō）S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了使鋼（gāng）包獲得（dé）有效的脫（tuō）S效果，使用白雲（yún）石（shí）質鋼包內襯是很必要的，這樣一（yī）方（fāng）麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免（miǎn）強還原條件下鋼包渣導致（zhì）耐火材料的過度消耗（hào）。

耐火材料（liào）對鋼中P含量（liàng）的影響：匡加（jiā）才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時（shí），鋼中P含量大幅（fú）度降（jiàng）低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅（fú）度降低。

耐火材料對鋼水碳（tàn）含量的（de）影響：實驗（yàn）表明，使（shǐ）用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同（tóng）一製品第二次使用時（shí），鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘（zhān）結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包係統（tǒng）中使用（yòng）保（bǎo）護套管保護主流時，有機粘結劑（jì）導致吸（xī）H。對鋼包、中間包烘烤（kǎo），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含量很低，近年來氮化物在耐火材（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量在鋼包與中間包（bāo）之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是（shì）長水口保護，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）琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂（měi）鉻耐火材料（liào）對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實（shí）驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料（liào）中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，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（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形（xíng）成（chéng）保護層，或（huò）者從鎂鈣（gài）質耐火材料表麵上（shàng）剝落下來上浮至保（bǎo）護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的（de）活性CaO含量越高，吸附鋼水中（zhōng）夾雜（zá）物（wù）的能力越（yuè）強。

鎂（měi）鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁（liáng）義兵等人采用靜態坩堝法研（yán）究3種不鏽鋼冶煉用（yòng）鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石磚基質部分（fèn）致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好（hǎo）的抗高堿（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透（tòu）比高堿（jiǎn）度渣嚴重得多。相對而言（yán），燒成的鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）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（liàng）低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣（zhā）的侵蝕和滲（shèn）透（tòu）能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料（liào）表（biǎo）層致密化而有效（xiào）抑製熔渣的滲透（tòu）。低堿度熔渣具有較（jiào）強的侵（qīn）蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的（de）強溶蝕並滲透作用。

棗莊鎂磚（zhuān）之鎂鈣碳（tàn）磚的性能及抗侵蝕的研究

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（gài）磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的（de）性能同時取決（jué）於CaO及（jí）C的含量。CaO含量越高，抗剝落（luò）性能越好（hǎo），淨化鋼（gāng）水的效果也越好（hǎo）；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能（néng）越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔（cuī）淑賢等人采用（yòng）煉鋼轉爐的（de）初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初期（qī）渣MgO—C磚蝕損率（lǜ）比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是（shì）因（yīn）為MgO—C磚（zhuān）產生結構剝落，蝕損最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界（jiè）麵上（shàng）產（chǎn）生了（le）C2S保（bǎo）護（hù）層；可是中期渣和（hé）終期渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕（shí）損率反而分別比MgO—C磚（zhuān）高0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶（róng）解，所以比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章等人研（yán）究結果表明鎂白雲石碳（tàn）磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而且磚中的CaO有（yǒu）利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐爐（lú）襯。

白雲石質耐火（huǒ）材料對潔（jié）淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害（hài）成（chéng）分（fèn）（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少（shǎo），而且尺（chǐ）寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具（jù）有高性能、高品質。在鋼水（shuǐ）從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與（yǔ）鋼（gāng）水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或（huò）少總有些汙染（rǎn），唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。