徐（xú）平坤（kūn）

以前（qián），從煉鋼（gāng）工藝（yì）的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮與（yǔ）鋼水直接接觸的（de）耐火材料對鋼水的淨（jìng）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（shì）通過對白雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材料的（de）理論研究和實際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並（bìng）且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉（liàn）鋼包等爐外精（jīng）煉裝置（zhì）中應（yīng）用日益增加。

白（bái）雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物（wù）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（bāo）括白雲石質耐火（huǒ）材料（liào）、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其中（zhōng），白雲石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做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（hé）成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響（xiǎng）鎂鈣質製（zhì）品的（de）高溫（wēn）使用性能，MgO含（hán）量（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化（huà）能力越強；CaO含量越高，抗高（gāo）SiO2熔渣的（de）能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外（wài）精煉等熱工設備的（de）不同（tóng）部位使用條件，合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作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾（jiá）雜物的含量要求嚴格，需要爐（lú）外精煉除去鋼中雜質及夾雜（zá）物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料中的遊離CaO，易與（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應（yīng），使其轉移到（dào）爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水（shuǐ）的功能。由（yóu）於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶（yě）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（lú）襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐（nài）火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在（zài）真空條件下（xià）容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮（huī）發性是（shì）有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可（kě）使MgO相對揮（huī）發（fā）性大大降低。因此，MgO質材料（liào）中（zhōng）加入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質耐火（huǒ）材（cái）料，在高溫真（zhēn）空條件下使（shǐ）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（hán）量高的高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶解的O含量盡可能（néng）要（yào）低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低（dī）的耐火材料，Mg與（yǔ）Ca在高溫下（xià）以氣（qì）態存在，在（zài）鋼水（shuǐ）中的溶解度很小（xiǎo），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，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的（de）熔渣有利脫P，因此，用CaO含（hán）量高的鎂（měi）鈣質耐火材料（liào）同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩（wěn）定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入（rù）會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）熔點化合物C2S或（huò）C3S,形成保（bǎo）護層，從而抑製（zhì）熔渣的滲透。

關於（yú）H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設（shè）備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學（xué）分析認為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘烤，充分排除（chú）其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含（hán）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（hán）量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中的CaO熱力（lì）學穩定性高，具有很低的（de）氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧的有效材料（liào）。

耐火材料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究（jiū）鎂（měi）鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下（xià），反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率（lǜ）降低（dī），出現“回S”現象。為了（le）使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是（shì）很必要的，這樣（yàng）一（yī）方麵可以盡可能降低鋼包內襯（chèn）的再（zài）氧化能（néng）力，另一方麵可以避免強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MgO—CaO質（zhì）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，鋼中P含量大幅度降低，由原（yuán）始的（de）0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低（dī）。

耐火材料對（duì）鋼水碳含量的影響：實驗表（biǎo）明，使（shǐ）用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增（zēng）C。

耐火（huǒ）材料對鋼中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（gāng）水中（zhōng）的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包（bāo）和中間包係（xì）統中使用保護套管保護主（zhǔ）流時，有機（jī）粘結劑導致（zhì）吸H。對鋼（gāng）包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水（shuǐ）的吸H量。

耐火材料（liào）對鋼中N(氮（dàn）)含量的影響：傳統耐火（huǒ）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（zhù），如Sialon分解對鋼水（shuǐ）造成增（zēng）N。更大的增（zēng）N量在鋼包與中間（jiān）包之間，保護（hù）套管非常重要，連鑄的增N點就是（shì）長（zhǎng）水口（kǒu）保護（hù），此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中（zhōng）夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼鋼水（shuǐ）潔淨（jìng）化的影響，實驗表明：在反應（yīng）30min的情（qíng）況（kuàng）下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼（gāng）水中的夾雜物，其餘的堿性（xìng）耐火材料均使鋼水夾雜（zá）物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如（rú）CaO與Al2O3反（fǎn）應生成Ca12Al4O3的（de）複合化合（hé）物，熔（róng）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（gāo）熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵（miàn），形成保護層，或者（zhě）從鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材（cái）料表麵上剝落下來上浮至保護渣層（céng）中；在（zài）鎂鈣質（zhì）耐火材料中（zhōng）的活性CaO含量越高（gāo），吸附鋼水中夾雜物的（de）能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵（bīng）等人采用（yòng）靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚（zhuān）的抗渣（zhā）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（lì）比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有更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，燒成的鎂鈣磚抵（dǐ）抗低堿度渣侵蝕性明顯好於（yú）不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量高（gāo）的燒成鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有良（liáng）好的抵抗高堿度熔渣（zhā）的侵蝕（shí）和滲透能力，這是因（yīn）為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致（zhì）密化而有效抑（yì）製熔渣的滲透。低堿度熔渣具有（yǒu）較（jiào）強的侵蝕和滲透（tòu）能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透（tòu）作用（yòng）。

中山鎂磚（zhuān）之鎂（měi）鈣碳磚的性（xìng）能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較燒成（chéng）鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂（měi）鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性（xìng）、抗熱震性。鎂鈣碳磚（zhuān）的（de）性能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越（yuè）高，抗剝落性能越好，淨化鋼水（shuǐ）的效果也越（yuè）好；C含量越（yuè）高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐（lú）的初期渣、中期渣和終（zhōng）期（qī）渣分別對（duì）鎂鈣（gài）碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實（shí）驗。實驗結果表明：初期（qī）渣MgO—C磚蝕損率（lǜ）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（de）侵蝕較（jiào）輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可（kě）是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其（qí）在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴（yán）重（chóng）。

孫惠章等人研究結（jié）果表明鎂白雲石碳磚高溫（wēn）抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力（lì）強；而且磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶煉鋼的電爐爐襯（chèn）。

白雲石質耐火材料對（duì）潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼（gāng）中有（yǒu）害（hài）成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少，非金屬夾雜物不僅數量少，而（ér）且尺寸很小（xiǎo）和形態得到控製，合（hé）金（jīn）元素成分精準並且分布均勻，使鋼材（cái）具有高性（xìng）能、高品（pǐn）質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過（guò）程中，耐火材料始終與鋼水接觸（chù），一般（bān）耐火材料對（duì）鋼水或多或（huò）少總有些（xiē）汙（wū）染，唯有白雲石質即鎂鈣（gài）質耐火材料能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙染環境。