徐平（píng）坤

以前（qián），從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨（jìng）度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材（cái）料對鋼水的（de）淨（jìng）化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水（shuǐ）產生（shēng）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際試驗，得出鎂鈣質材料不但（dàn）不汙染鋼（gāng）水，反而能淨化（huà）鋼水，並且也（yě）不汙染環境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，煆燒（shāo）後的理論組成為（wéi）w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火（huǒ）材料主要包括白雲石質耐（nài）火材料、鎂白雲石質耐火材料（liào）、鎂鈣質耐火材（cái）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料的定型或不定形耐火材料；鎂（měi）白雲石和鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）是用（yòng）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（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越（yuè）強；CaO含量越高（gāo），抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫（wēn）蠕變越大，抗剝落性（xìng）能和脫硫、脫磷的（de）效果越（yuè）好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能（néng）越差。因此，應該根據爐外精（jīng）煉等熱工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白（bái）雲石質耐火材料對淨化鋼水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的（de）雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格（gé），需要爐外精（jīng）煉除去鋼（gāng）中雜（zá）質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜（zá）質反（fǎn）應，使其轉移到爐渣中，具有除（chú）去雜質、淨化（huà）鋼水的功能（néng）。由於（yú）CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽（shòu）命、降低耐火材料消（xiāo）耗，研究人員對（duì）白雲（yún）石質耐火材料進行了許（xǔ）多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發（fā）性是有影響（xiǎng）的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降（jiàng）低。因（yīn）此，MgO質（zhì）材料中加入一（yī）定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料（liào），在高溫（wēn）真空條件下使用比純MgO質（zhì）耐火材料更（gèng）合（hé）適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度（dù）渣，並且鋼水中溶解的O含（hán）量（liàng）盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存（cún）在，在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，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣（gài）質耐火材料同樣也（yě）有利脫P。

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

關於H含量（liàng）的（de）問題，采用真空精煉，其（qí）H主（zhǔ）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。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘（hōng）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（gài）質耐火材料對鋼水性（xìng）能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王（wáng）龍光等人（rén）認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）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（zēng）氧的有效材料。

耐火材料對鋼（gāng）中（zhōng）S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的（de）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。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯（chèn）是很必要的，這樣（yàng）一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵可以避免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的（de）過度消耗。

耐火材料對鋼（gāng）中P含量的影（yǐng）響（xiǎng）：匡加才研究MgO—CaO質澆注（zhù）料對鋼中P含量（liàng）的影響。實驗結（jié）果表明：當（dāng）澆（jiāo）注料中w（CaO）為（wéi）25%時，鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降（jiàng）低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼（gāng）中P含量僅有小幅度降低。

耐火（huǒ）材料（liào）對（duì）鋼水碳含量的影響：實（shí）驗表明，使用含C耐火材料，鋼水顯（xiǎn）著增C，當同一製品第二次使用時（shí），鋼（gāng）水（shuǐ）僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中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劑會對鋼（gāng）水中的H含（hán）量（liàng）產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包（bāo）和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘（zhān）結劑導致（zhì）吸H。對鋼包、中（zhōng）間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對（duì）鋼中（zhōng）N(氮（dàn）)含量的影響：傳統耐火材料（liào）N含量很低，近年來氮化物在（zài）耐火材料中應（yīng）用受到關注（zhù），如Sialon分解對鋼水造成增（zēng）N。更（gèng）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（zhǎng）水口保護，此處增N可（kě）達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物（wù）的影響：田琳等人研究（jiū）了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材（cái）料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實驗表明：在反（fǎn）應30min的情況下，隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼水中的夾雜（zá）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（jiá）雜（zá）物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如（rú）CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有效地去除鋼中Al2O3夾（jiá）雜物。CaO與SiO2反（fǎn）應生成C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點（diǎn）化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成（chéng）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（céng）中；在鎂鈣質耐火材料中的（de）活性CaO含量越高，吸附（fù）鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗（kàng）侵（qīn）蝕性（xìng）能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白（bái）雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石磚基（jī）質部分致密程（chéng）度高，較不燒白雲石磚（zhuān）具有更好的抗高（gāo）堿度渣（zhā）侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對（duì）三（sān）種磚（zhuān）的侵蝕和滲透比高（gāo）堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成（chéng）的鎂鈣（gài）磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂（měi）鈣磚，CaO含量高的燒成（chéng）鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲（shèn）透能力，這是因為渣（zhā）與（yǔ）鎂鈣材料作（zuò）用析（xī）出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣（zhā）的滲透。低堿度熔（róng）渣具有（yǒu）較強的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作（zuò）用。

大連鎂磚之鎂鈣（gài）碳（tàn）磚的性能（néng）及抗侵蝕的（de）研（yán）究

鎂鈣碳磚主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂（měi）鈣磚（zhuān）種類複雜。除具備（bèi）鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚（zhuān）比鎂碳磚具有（yǒu）更好的真（zhēn）空穩定（dìng）性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的（de）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，淨化鋼水的效果也越好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚（zhuān）的侵蝕進行實（shí）驗。實驗結果表（biǎo）明：初期渣MgO—C磚蝕（shí）損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因（yīn）為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最（zuì）嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其（qí）在高溫（wēn）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抗氧化性和（hé）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，適合（hé）冶煉鋼的電爐爐（lú）襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，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（jīng）準並（bìng）且分布均勻，使鋼材（cái）具有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的（de）整個過程中，耐（nài）火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能（néng）淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金（jīn）屬夾雜物，而（ér）且不汙染環境。