徐平坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研（yán）究提高鋼的純淨度，沒有考慮（lǜ）與鋼水直接（jiē）接觸的耐火材（cái）料對鋼水的淨化作用（yòng），總是認（rèn）為耐火材料或多或少地（dì）會對鋼（gāng）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（yán）究和實際試驗，得出鎂鈣質材（cái）料不（bú）但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水（shuǐ），並且也不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等（děng）爐外精煉裝置（zhì）中（zhōng）應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料（liào）的特（tè）征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）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（liào）、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全（quán）部用煆燒或電（diàn）熔的白雲石做原料的定型或不定（dìng）形耐火材料；鎂白（bái）雲石和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（měi）鈣質（zhì）製（zhì）品的（de）高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗（kàng）水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高（gāo）溫蠕變越大（dà），抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精煉等熱工設備的不同部（bù）位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材（cái）料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材（cái）料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及（jí）SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質（zhì）及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等（děng）。鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應，使（shǐ）其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合（hé）用於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼、特殊鋼等設備的耐（nài）火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐火材料（liào）消耗，研究（jiū）人員對白雲石質（zhì）耐火（huǒ）材料進行了許多試驗（yàn）研究（jiū），取得了很好的結果。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮（huī）發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就（jiù）可使MgO相對揮（huī）發（fā）性大大降低（dī）。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（shì）CaO含量高的高堿（jiǎn）度渣，並且鋼水中（zhōng）溶解的O含（hán）量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要選（xuǎn）擇氧勢盡可能低（dī）的耐火材料，Mg與（yǔ）Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的（de）溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設（shè）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（hán）量高即（jí）堿度高的（de）熔渣有利脫P，因此（cǐ），用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

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

關（guān）於H含量的問（wèn）題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或（huò）精煉設備內襯耐火材料的水分及（jí）有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘（hōng）烤，充（chōng）分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量（liàng）增高問題（tí）。

鎂鈣質（zhì）耐火材料對鋼水性能（néng）的影響（xiǎng）

耐火材料（liào）對鋼中（zhōng）氧（yǎng）含量（liàng）的影響：王龍光等人認為（wéi）MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學（xué）穩（wěn）定性（xìng）高，具（jù）有很低（dī）的氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增（zēng）氧的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼（gāng）水中S的反應，檢（jiǎn）驗鎂鈣質耐火材料（liào）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（de）再氧（yǎng）化能力，另一方麵可（kě）以（yǐ）避免強還原條件下鋼包（bāo）渣導致耐火材料的過度消（xiāo）耗。

耐（nài）火材料對鋼中（zhōng）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（guǒ）表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅（jǐn）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（cái）料，鋼（gāng）水顯著增C，當同（tóng）一製品第二次使（shǐ）用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分以及其（qí）中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包係統（tǒng）中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中（zhōng）間（jiān）包烘烤，能（néng）有效地降（jiàng）低鋼（gāng）水的（de）吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料（liào）N含量（liàng）很低，近年來氮（dàn）化物在（zài）耐火材料中應用受到關注，如（rú）Sialon分解對（duì）鋼水（shuǐ）造成增（zēng）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（xiǎng）：田琳等（děng）人研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼鋼水潔（jié）淨化的影（yǐng）響，實驗表明：在反應30min的（de）情（qíng）況下，隻有鎂鈣（gài）質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材料均使鋼（gāng）水夾雜物（wù）數量（liàng）增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與鎂鈣耐（nài）火材料中的CaO反應（yīng），如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化（huà）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(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔（róng）點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材（cái）料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性（xìng）CaO含量越高，吸（xī）附鋼水（shuǐ）中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵（qīn）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（měi）鈣磚的抗（kàng）渣性（xìng）。試驗結果得出，CaO含量高（gāo）的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較（jiào）強。燒成白雲（yún）石磚基質（zhì）部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵蝕性。堿（jiǎn）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（duō）。相對而言，燒成的（de）鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕性明顯（xiǎn）好於（yú）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（měi）鈣質材料（liào）具有良好（hǎo）的抵抗（kàng）高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出（chū）C3S，使材料表層（céng）致密（mì）化而有效抑製熔渣的滲透。低（dī）堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕（shí）並滲（shèn）透作用。

楚雄鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能及抗（kàng）侵蝕的研究

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

鎂鈣碳磚的抗侵（qīn）蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期（qī）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：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝（bāo）落，蝕損最（zuì）嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵（miàn）上產生了C2S保護層；可（kě）是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率（lǜ）反而分別比MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以（yǐ）比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研（yán）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（yú）鋼水的脫O、脫S、脫（tuō）P等，適（shì）合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔（jié）淨鋼係指鋼中有（yǒu）害（hài）成分（S、P、O、H、N）含量非常少（shǎo），非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸（cùn）很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻（yún），使（shǐ）鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉（liàn）到精煉的整個（gè）過（guò）程中，耐火材料始終與鋼水接（jiē）觸（chù），一般耐火材料對鋼水或多或少（shǎo）總有些汙（wū）染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而（ér）且不（bú）汙染環境。