徐平坤

以（yǐ）前，從煉鋼（gāng）工藝的角度研究提（tí）高鋼的純淨（jìng）度，沒有考慮與鋼水直接接觸（chù）的耐火材（cái）料對鋼水的（de）淨化作用，總是認為耐火材料或多或（huò）少地會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實（shí）際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染（rǎn）環境，在（zài）AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質（zhì）耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原（yuán）料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值（zhí）為1.93。鎂鈣（gài）質耐火材料主要包括白（bái）雲石質耐火（huǒ）材料、鎂白雲石質耐火（huǒ）材料（liào）、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其中，白雲石質耐火材料是指（zhǐ）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（měi）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（liàng）的變（biàn）化（huà）影響鎂鈣質製品的高（gāo）溫使用性能，MgO含（hán）量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的（de）能力越強，高溫蠕變越大（dà），抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化（huà）和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應（yīng）該根據爐外精煉等熱工設備的不同部（bù）位使（shǐ）用條件，合（hé）理選擇鎂鈣質（zhì）耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響（xiǎng）

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼等對鋼中的雜（zá）質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除（chú）去鋼中雜質及夾雜物（wù）以及（jí）脫氣、調（diào）整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐（nài）火材料中的遊離CaO，易（yì）與鋼水中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐火材料（liào）也（yě）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（nián）來（lái），為了淨化鋼水、延（yán）長（zhǎng）爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人（rén）員（yuán）對白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試（shì）驗（yàn）研究，取得了很（hěn）好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對（duì）MgO的揮發性是有影響的（de），含有10%～20%CaO（摩爾（ěr）分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真（zhēn）空條（tiáo）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（shuǐ）S含量低（dī），熔渣必須（xū）是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含（hán）量（liàng）盡可能要低。要使（shǐ）O含量（liàng）低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣態存在，在鋼水中的溶（róng）解度很（hěn）小，而CaO的（de）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（gāo）不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高（gāo）的熔渣有（yǒu）利脫P，因（yīn）此，用CaO含量高的鎂鈣質（zhì）耐火材（cái）料同樣也有利脫P。

鎂鈣質（zhì）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滲入會與MgO-CaO耐火（huǒ）材料中的CaO反應生成高熔（róng）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（cái）料的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除（chú）其中的水分（fèn），就（jiù）不存在鋼水中（zhōng）氫（H）含（hán）量增高問題。

鎂鈣質耐火材料（liào）對（duì）鋼水性能的影響

耐（nài）火材料對鋼中氧含量的影響：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（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有效材料。

耐火材（cái）料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗（yàn）研究鎂鈣磚（zhuān）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，反應45min時，脫S效（xiào）果（guǒ）更好，脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降（jiàng）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（shí）質（zhì）鋼包內襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可（kě）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（liào）對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料（liào）中w（CaO）為25%時，鋼（gāng）中P含量大幅度降低（dī），由原始的0.1%降低（dī）到0.01%，進一步提（tí）高CaO含（hán）量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯著增C，當（dāng）同一（yī）製品（pǐn）第二次使（shǐ）用時，鋼（gāng）水僅發生輕微增C。

耐火材料（liào）對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中（zhōng）的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水（shuǐ）中的H含量產（chǎn）生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼（gāng）包和（hé）中間包係統中使（shǐ）用保護套管保（bǎo）護主流時，有機粘結劑（jì）導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含（hán）量的影響：傳統耐火材料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量在鋼包與中間包之間，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻（gè）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（qíng）況下（xià），隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物（wù），其餘的堿（jiǎn）性（xìng）耐（nài）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（cái）料中的（de）CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合（hé）化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸（suān）三鈣（gài）)高熔點化合物（wù）被（bèi）吸附鎂鈣質耐（nài）火材料表麵，形成保護層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材料表麵上剝（bāo）落下來上浮至（zhì）保（bǎo）護渣層中；在鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料中的活性CaO含量越高，吸（xī）附鋼水中夾雜物（wù）的能力越強。

鎂鈣質（zhì）耐（nài）火（huǒ）材料的（de）抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜（jìng）態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石（shí）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（zhì）部分致密程度高，較不燒白雲石磚具（jù）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（qīn）蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量高的（de）燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣（gài）質材料具有良好的抵抗高堿度熔（róng）渣的侵蝕（shí）和滲透能力，這是因為（wéi）渣與鎂鈣材料作用析出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（zhā）具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透能（néng）力，主要是熔渣（zhā）對基質的強溶蝕並滲透作用。

巴音郭楞鎂磚之鎂鈣碳磚的性能（néng）及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成鎂（měi）鈣磚種類（lèi）複（fù）雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定（dìng）性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量（liàng）。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨（jìng）化鋼水（shuǐ）的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究（jiū）：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、中（zhōng）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。實（shí）驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產生結（jié）構剝（bāo）落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕，是因為在磚的界麵上（shàng）產生了C2S保護層；可是中（zhōng）期渣和終（zhōng）期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為（wéi）其在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

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

白雲石質耐火材料對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼（gāng）係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常（cháng）少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控（kòng）製，合（hé）金元素成分精準（zhǔn）並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在（zài）鋼水從冶煉到精煉的整個過程中，耐火材（cái）料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或（huò）少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料（liào）能淨化鋼水，除去鋼中的（de）非金屬夾雜物，而且不汙染環境。