徐（xú）平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有考慮（lǜ）與鋼水直接接觸的（de）耐火材料對（duì）鋼（gāng）水的淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水產生汙染（rǎn）。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的（de）理論（lùn）研究和實際試驗，得出鎂鈣（gài）質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置中（zhōng）應（yīng）用日益增加。

白雲石與鎂鈣（gài）質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）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雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中，白雲石質耐火材料是指全部用煆燒或電熔的白（bái）雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石（shí）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含量的變化影響鎂鈣質製品的高溫使（shǐ）用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗（kàng）水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好（hǎo），但（dàn）抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據爐外精（jīng）煉等熱工（gōng）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）。

白雲石質耐火材料對淨化（huà）鋼水作用的（de）影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質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及脫氣、調整化學成分和（hé）均勻化等。鎂（měi）鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水（shuǐ）中的S、P等雜質反應（yīng），使其轉（zhuǎn）移到爐渣中（zhōng），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（cái）料也適合用於冶（yě）煉低氧鋼，是爐外精（jīng）煉冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等（děng）設備的耐火材（cái）料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐（nài）火材料消耗（hào），研究人員對白雲石質耐火材料進行了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下（xià）容易揮（huī）發，而CaO對（duì）MgO的揮發性是有影響（xiǎng）的（de），含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相（xiàng）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（huǒ）材（cái）料（liào），在高溫真空條件下使用比（bǐ）純MgO質耐（nài）火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水（shuǐ）中溶（róng）解（jiě）的O含量盡可能要低。要使O含量低（dī），就要選擇氧勢盡可能低的耐火材（cái）料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在（zài）鋼水中（zhōng）的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因（yīn）此，精煉設備應該選用鎂鈣質耐火材料。溫度升（shēng）高不利於脫P，但鋼包（bāo）中（zhōng）采用CaO含量（liàng）高即堿度高的熔渣有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同（tóng）樣也有利脫P。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的熱震穩定性（xìng）高、抗渣滲透性好，特別是熔（róng）渣（zhā）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（wù）C2S或C3S,形成保護層，從而抑製熔渣的滲透（tòu）。

關於（yú）H含量的問題，采（cǎi）用真空精煉，其（qí）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：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼（gāng）水中氫（H）含量增高問題。

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（guāng）等人認為MgO—CaO耐火（huǒ）材料中的CaO熱（rè）力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，被認為是防止鋼水增氧（yǎng）的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試（shì）驗研究鎂鈣磚與鋼水（shuǐ）中S的反（fǎn）應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表（biǎo）明（míng）：在1600℃下，反應45min時（shí），脫S效果更好，脫S率達（dá）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（xiào）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（jiàng）低鋼包內襯的再（zài）氧化能力，另一方麵可（kě）以（yǐ）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（hán）量的影響：匡加才（cái）研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的（de）影響。實驗結果（guǒ）表明（míng）：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降（jiàng）低，由原始（shǐ）的0.1%降低到0.01%，進一步提高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（de）影響：實驗表明，使用含C耐火材料，鋼（gāng）水顯著增C，當同一（yī）製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的（de）影（yǐng）響：耐火材料中的水（shuǐ）分以及其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，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護（hù）主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降（jiàng）低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中（zhōng）N(氮（dàn）)含量的影響：傳統耐火材料N含量很低，近年來氮化（huà）物在耐火材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成增（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（kǒu）保護，此處增（zēng）N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水（shuǐ）中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂（měi）鋁、鎂鉻耐火材料對（duì）管線鋼鋼水潔淨化的（de）影響，實驗表明：在反應30min的（de）情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火（huǒ）材料均使鋼水夾（jiá）雜物數量增（zēng）加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火（huǒ）材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左（zuǒ）右，可有（yǒu）效（xiào）地去除鋼中Al2O3夾雜（zá）物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸二鈣)和（hé）C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附（fù）鎂鈣質耐（nài）火材料表麵，形成保護層，或者從鎂（měi）鈣質耐火材料表麵上剝（bāo）落下（xià）來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火（huǒ）材（cái）料中的活性CaO含量（liàng）越高，吸附（fù）鋼水中夾雜物的能力越強（qiáng）。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人采用靜態（tài）坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的（de）抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗（kàng）高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比（bǐ）較強。燒成白雲石磚基質部分致（zhì）密程度高，較不燒白（bái）雲石磚具有（yǒu）更好的抗（kàng）高堿（jiǎn）度渣侵蝕性。堿度較低的（de）VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲透比（bǐ）高堿（jiǎn）度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕性明顯好於（yú）不燒鎂鈣（gài）磚（zhuān），CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣磚。鎂鈣質（zhì）材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能（néng）力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑（yì）製熔渣（zhā）的滲透。低堿度熔（róng）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）蝕並滲透（tòu）作用。

海南鎂磚之鎂鈣碳磚的性（xìng）能（néng）及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要性（xìng）能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣（gài）碳（tàn）磚比鎂碳（tàn）磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性（xìng）能同（tóng）時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能（néng）越（yuè）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（rén）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（jí）鎂碳磚的侵蝕進行（háng）實驗。實驗結果（guǒ）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（zhuān）產生結構剝落，蝕損（sǔn）最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的（de）界麵上產（chǎn）生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%，因為其在（zài）高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴（yán）重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高（gāo）溫抗（kàng）氧化性和熱震穩定性好（hǎo），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（shì）合冶煉鋼的電（diàn）爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔（jié）淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非（fēi）常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態（tài）得到（dào）控製，合金元素成分精準並且分（fèn）布均勻，使鋼材具有高（gāo）性能、高品質。在鋼水從冶（yě）煉到精煉的（de）整個過程中，耐火材料始終與鋼水（shuǐ）接觸，一（yī）般耐火材料對鋼水或多或少（shǎo）總（zǒng）有些（xiē）汙（wū）染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物（wù），而且不汙染環境。