徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工（gōng）藝的角度研究（jiū）提高鋼的純淨度，沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的（de）淨化作用，總是（shì）認為耐火材（cái）料或多（duō）或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（yán）究和實際試驗，得出鎂鈣質（zhì）材料不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝（zhuāng）置中應用日益（yì）增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白（bái）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%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白（bái）雲石質（zhì）耐火材料、鎂白雲石質耐火（huǒ）材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲（yún）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；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂（měi）石與白（bái）雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含（hán）量的變化影響鎂（měi）鈣質製品的高溫（wēn）使用性（xìng）能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔（róng）渣和抗水化能力越（yuè）強；CaO含量越高，抗高SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據（jù）爐外精煉等熱工設備的不（bú）同部位使用條件，合理選擇（zé）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（xiǎng）

潔淨（jìng）鋼、特殊（shū）鋼（gāng）等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜物以（yǐ）及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質耐火材料（liào）中的遊離CaO，易與鋼水（shuǐ）中的S、P等雜質（zhì）反應，使其轉移到（dào）爐渣中，具有除（chú）去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂（měi）鈣質耐火（huǒ）材料也適合用於（yú）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、延長爐襯（chèn）壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲（yún）石質耐火材料進行了（le）許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在（zài）真空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因（yīn）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（chún）MgO質（zhì）耐火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應中，要使鋼水S含量低（dī），熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶解的O含量盡（jìn）可能（néng）要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能（néng）低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中的溶解度（dù）很小，而CaO的氧勢也（yě）很小（xiǎo），因此，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂（měi）鈣質耐（nài）火材料。溫度升高不利於脫（tuō）P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度（dù）高的熔渣有利脫P，因此，用（yòng）CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣（zhā）滲透性好（hǎo），特別是熔渣（zhā）中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的（de）CaO反應（yīng）生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而（ér）抑製熔渣的滲透。

關於H含量的（de）問題，采用真空精煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內（nèi）襯耐火材料的水分（fèn）及有機添加物。熱力學分析認為：要（yào）在1200℃下（xià）長期烘烤，充分排（pái）除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（H）含量增（zēng）高（gāo）問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能（néng）的影響

耐（nài）火材料（liào）對鋼中氧含量的（de）影響：王龍光（guāng）等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中（zhōng）的CaO熱力學穩定性高，具有很低（dī）的氧平衡分壓，在鋼水中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧（yǎng）的有效材料。

耐火材料對鋼中S的（de）影（yǐng）響：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脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫（tuō）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（yòng）白雲石質（zhì）鋼包內襯是很（hěn）必要的（de），這（zhè）樣一方（fāng）麵可以盡可能降低（dī）鋼包內襯的再氧化能（néng）力，另一方麵可以避免強還原（yuán）條件（jiàn）下鋼包渣導致耐火材（cái）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質澆注料對鋼中P含量的（de）影響。實驗結果表明：當澆注料中（zhōng）w（CaO）為25%時（shí），鋼中P含量大幅度降低，由原始的0.1%降低（dī）到0.01%，進一步（bù）提（tí）高CaO含量，鋼（gāng）中P含量僅有小幅度降（jiàng）低。

耐火材（cái）料對鋼水碳（tàn）含量（liàng）的影響：實驗（yàn）表明，使用（yòng）含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當同（tóng）一製品第（dì）二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影（yǐng）響：耐（nài）火材（cái）料中的（de）水分以（yǐ）及其中的有（yǒu）機粘結劑會對（duì）鋼（gāng）水中（zhōng）的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼包和（hé）中間包係統中使用保護套管（guǎn）保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包（bāo）烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注（zhù），如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的（de）增N量在鋼包與中間包之間（jiān），保護套管非常重要，連鑄的（de）增（zēng）N點就是（shì）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（yán）究（jiū）了鎂鈣、鎂鋁（lǚ）、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響，實（shí）驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去（qù）除鋼水中的夾雜物，其餘（yú）的堿性耐火材料均（jun1）使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜（zá）物可與鎂鈣（gài）耐火材料中的CaO反應，如（rú）CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右（yòu），可有效地（dì）去除鋼（gāng）中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽（guī）酸二（èr）鈣)和C3S(矽酸三鈣（gài）)高熔點化（huà）合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣（gài）質耐火材料表麵上剝落下來上浮（fú）至保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火材料中的（de）活性CaO含量越高，吸附（fù）鋼水（shuǐ）中夾雜物的能力（lì）越強。

鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）的抗侵（qīn）蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝（guō）法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚（zhuān）的抗渣性。試驗（yàn）結果得出，CaO含（hán）量高的白雲（yún）石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕（shí）和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致密程度高（gāo），較不燒白雲（yún）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（zhǒng）磚的侵蝕和滲透比高堿度渣嚴（yán）重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低（dī）堿度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有（yǒu）良好的抵抗高堿度（dù）熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣（zhā）與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔渣的（de）滲透。低堿度熔渣具有較強的侵蝕和滲透能力，主（zhǔ）要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作（zuò）用。

豐台鎂磚之（zhī）鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種（zhǒng）類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣（gài）碳磚比鎂碳磚具有更好的真（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（hán）量。CaO含（hán）量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼水的效果也越（yuè）好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性（xìng）能越強。

鎂鈣（gài）碳（tàn）磚（zhuān）的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期（qī）渣（zhā）和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕（shí）進行實驗。實驗結果（guǒ）表（biǎo）明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是（shì）因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵（miàn）上產生了（le）C2S保護層；可是（shì）中期（qī）渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而（ér）分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為（wéi）其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠（huì）章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化（huà）性和熱（rè）震穩（wěn）定性好，抗酸性熔（róng）渣能力強；而且磚中的（de）CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶（yě）煉鋼的電爐爐襯。

白（bái）雲石質耐火材料對（duì）潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼（gāng）中有害（hài）成分（fèn）（S、P、O、H、N）含量（liàng）非常少，非金屬夾雜物不僅數（shù）量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質（zhì）。在鋼（gāng）水從冶（yě）煉到（dào）精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材（cái）料對鋼水或多或少總有些汙染，唯有白（bái）雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不（bú）汙染（rǎn）環境。