徐平（píng）坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直（zhí）接接觸的耐火材料對鋼（gāng）水的淨化作用，總（zǒng）是認為耐火材料或多或少（shǎo）地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的（de）理論（lùn）研究和實際（jì）試驗（yàn），得出鎂鈣質材料不但（dàn）不汙染鋼水，反而能淨化鋼（gāng）水，並且也不汙（wū）染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置（zhì）中應用日益（yì）增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦物原料，煆燒後（hòu）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（cái）料主要包括白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂（měi）鈣質耐火材料。

其中，白（bái）雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原（yuán）料的定型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石（shí）和（hé）鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化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（zhā）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（yuè）大，抗剝（bāo）落性能和脫硫、脫（tuō）磷的效果越好，但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕的性能越差。因（yīn）此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇（zé）鎂鈣質（zhì）耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材料對（duì）淨化鋼水作用的影響

潔（jié）淨鋼（gāng）、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐（lú）外精（jīng）煉除去鋼中雜質及夾（jiá）雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼（gāng）水中的S、P等雜（zá）質（zhì）反應（yīng），使其轉移到爐（lú）渣中，具有除去（qù）雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂（měi）鈣（gài）質耐火材料（liào）也適合用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊（shū）鋼等設備的耐火材料（liào）。近（jìn）年來，為了（le）淨化鋼水、延長爐襯壽命、降（jiàng）低耐（nài）火材料消耗，研究（jiū）人員對白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含（hán）有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對（duì）揮發性大大（dà）降低。因此，MgO質材料中加入一定（dìng）量的CaO製成MgO—CaO質耐（nài）火材（cái）料，在高溫真空條件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高（gāo）堿度渣，並且鋼水中溶（róng）解的O含量盡可能（néng）要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材（cái）料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在（zài）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（gāng）包中采（cǎi）用（yòng）CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此（cǐ），用CaO含量高的鎂（měi）鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材（cái）料的熱震穩定性（xìng）高、抗渣滲（shèn）透性好（hǎo），特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成（chéng）高熔點化合（hé）物C2S或C3S,形成保護層（céng），從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣（zhā）或精煉設備（bèi）內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在（zài）1200℃下（xià）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（zhì）耐火材料對（duì）鋼水（shuǐ）性能的影響（xiǎng）

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高（gāo），具有很低（dī）的氧平（píng）衡分壓，在（zài）鋼水中的溶解度很小，被認為是（shì）防止鋼水增氧的（de）有效（xiào）材料。

耐火材（cái）料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與（yǔ）鋼（gāng）水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效（xiào）果。結果表明：在（zài）1600℃下，反應（yīng）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。為了使鋼包（bāo）獲得有效的脫S效果，使用白雲石質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一方（fāng）麵可以盡可能降（jiàng）低（dī）鋼包內襯（chèn）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（nài）火材料的過度消耗。

耐（nài）火材料對鋼中P含量的影（yǐng）響：匡加才研究MgO—CaO質澆（jiāo）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，鋼中（zhōng）P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量（liàng），鋼中P含量僅（jǐn）有小（xiǎo）幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的（de）影（yǐng）響：實（shí）驗（yàn）表明，使（shǐ）用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製（zhì）品（pǐn）第二次使用（yòng）時，鋼水僅發生輕微（wēi）增（zēng）C。

耐火（huǒ）材料對鋼中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材料中的（de）水分以及其中的有機粘結（jié）劑會對鋼水（shuǐ）中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中（zhōng），鋼包和中間包係統中使用（yòng）保護套（tào）管保護主流時（shí），有機（jī）粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能（néng）有（yǒu）效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影（yǐng）響（xiǎng）：傳（chuán）統耐火材料N含量很低，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（zào）成（chéng）增N。更大的增N量在鋼包與中間包（bāo）之（zhī）間，保護套管非常重要，連（lián）鑄的增（zēng）N點就是長水口保護，此（cǐ）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（rén）研究了鎂（měi）鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼水（shuǐ）潔淨化的（de）影（yǐng）響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能（néng）去除鋼水中（zhōng）的夾雜物，其（qí）餘的堿性耐火材料均使鋼（gāng）水（shuǐ）夾雜物數量增加（jiā）。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂（měi）鈣（gài）耐火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與（yǔ）Al2O3反（fǎn）應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可（kě）有效地（dì）去除（chú）鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽（guī）酸三（sān）鈣)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質耐（nài）火材料表麵（miàn），形成保護層，或者從鎂（měi）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（zhōng）的活性CaO含量越（yuè）高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝（guō）法研究3種不鏽鋼冶煉（liàn）用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果（guǒ）得出，CaO含量高的（de）白雲石磚抗高堿度（dù）的AOD渣侵蝕和滲透能力（lì）比較強。燒成白雲石磚基質部分致（zhì）密程度高，較（jiào）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，燒成的鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好於不燒（shāo）鎂鈣磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿（jiǎn）度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材（cái）料作用析出C3S，使材料表層致密（mì）化而有效抑（yì）製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有（yǒu）較強的侵蝕（shí）和滲透能力，主要是熔渣對基質的（de）強溶蝕並滲透作用。

昭通鎂磚之鎂鈣碳（tàn）磚的性能及（jí）抗侵蝕的研究

鎂（měi）鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜（zá）。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外（wài），鎂鈣碳磚比鎂碳磚具（jù）有更好的真（zhēn）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（liàng）越高，抗剝（bāo）落性能越（yuè）好，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗（kàng）剝落性能越強。

鎂鈣碳磚（zhuān）的抗侵蝕研究（jiū）：崔淑賢等人采用煉鋼轉（zhuǎn）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（qīn）蝕進行實驗（yàn）。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比（bǐ）MgO—CaO—C磚（zhuān）高（gāo）7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚（zhuān）的侵蝕（shí）較輕，是因為在磚的界（jiè）麵上產生（shēng）了C2S保護層；可是中期渣和（hé）終期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反而分別比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磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫（wēn）抗（kàng）氧化性和熱（rè）震穩定性好（hǎo），抗酸性熔渣能力（lì）強；而且磚中的CaO有利（lì）於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適（shì）合冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少（shǎo），非金屬夾雜物不（bú）僅數量少，而且尺寸很小和形態得到（dào）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、高（gāo）品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或多或少總（zǒng）有些汙（wū）染，唯有白雲石（shí）質即鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料能淨（jìng）化鋼（gāng）水，除去鋼中的（de）非金屬夾雜（zá）物，而且不汙染環境。