徐平坤（kūn）

以前，從煉鋼工藝的角度研（yán）究提高鋼（gāng）的純淨度，沒有考慮與鋼（gāng）水（shuǐ）直接接（jiē）觸的耐火（huǒ）材料對鋼水的（de）淨化作用，總是認為耐火材料或多或少地（dì）會對鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐（nài）火材料（liào）的理（lǐ）論研究和實際（jì）試驗，得出（chū）鎂鈣質材料（liào）不但不汙染鋼水，反而能淨化鋼（gāng）水，並且也不（bú）汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼（gāng）包等爐外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石（shí）與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然礦物原料，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（nài）火材料主要包括白雲石質耐火材料、鎂白雲石質耐火材（cái）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（dìng）型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐（nài）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（zhì）製品的高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和（hé）抗水化（huà）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，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越好，但抗水化和抗（kàng）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位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐火材料對（duì）淨化鋼水作（zuò）用的影（yǐng）響

潔淨鋼、特殊鋼（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（zá）質及（jí）夾雜物以及脫氣（qì）、調整化學（xué）成分和均勻化等。鎂（měi）鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反（fǎn）應，使其轉移到爐渣中，具（jù）有除（chú）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用（yòng）於冶煉低氧鋼，是爐外精煉冶煉潔（jié）淨鋼、純淨鋼、特（tè）殊（shū）鋼等設備的（de）耐火材料。近年來，為了（le）淨（jìng）化鋼（gāng）水、延長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員對白雲石質耐（nài）火材料進行了許（xǔ）多（duō）試驗研究，取得（dé）了很好的結果。

MgO在真（zhēn）空條件下容易揮發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，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質耐火材料，在高溫真空條（tiáo）件下使用（yòng）比純MgO質耐（nài）火材料更合（hé）適。

鋼水中的（de）脫S反應中（zhōng），要使鋼水S含量低（dī），熔渣必須是CaO含量高（gāo）的高堿（jiǎn）度渣，並且鋼（gāng）水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含量低，就要選擇氧勢盡可能低的耐火材料（liào），Mg與Ca在高溫下以（yǐ）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，精煉設備應該選（xuǎn）用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼（gāng）包中采用CaO含量高即（jí）堿度（dù）高的熔渣有利（lì）脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣質耐（nài）火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別（bié）是（shì）熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生（shēng）成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從而抑（yì）製熔渣的滲透（tòu）。

關於H含量的問題，采用真空精煉（liàn），其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料（liào）的水（shuǐ）分（fèn）及有（yǒu）機（jī）添（tiān）加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長（zhǎng）期烘（hōng）烤，充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材（cái）料對鋼水（shuǐ）性能的影響

耐火材（cái）料對鋼（gāng）中氧（yǎng）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（yǎng）平衡分壓，在鋼水中的溶（róng）解度很小，被認為是防（fáng）止（zhǐ）鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中（zhōng）S的（de）影響：田琳等人試驗研究（jiū）鎂（měi）鈣磚與鋼水（shuǐ）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S率（lǜ）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（gāng）包內襯是很必要的，這樣一方麵可以（yǐ）盡可（kě）能降低鋼包內襯的再氧（yǎng）化能力，另一方麵可以（yǐ）避免強還原條（tiáo）件下鋼包渣導致耐火材料的過（guò）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（gāng）中P含量的影響。實驗結果表明：當（dāng）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CaO含量（liàng），鋼（gāng）中P含量僅有小（xiǎo）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，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕（qīng）微增C。

耐（nài）火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐（nài）火（huǒ）材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量（liàng）產（chǎn）生顯著影響。連鑄（zhù）過程中，鋼包和中間包係統中使（shǐ）用保（bǎo）護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量的（de）影響：傳統（tǒng）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，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（guǎn）非常重要，連鑄的增N點就（jiù）是長水（shuǐ）口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材（cái）料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等（děng）人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線鋼鋼水潔淨化的影響（xiǎng），實驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐（nài）火材料能去除鋼水（shuǐ）中的夾雜物，其餘的（de）堿性耐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料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反（fǎn）應生成Ca12Al4O3的複（fù）合化合物，熔點約（yuē）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（gài）)高熔（róng）點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵（miàn），形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上（shàng）剝落下來上浮至保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火材料（liào）中的活性CaO含（hán）量越（yuè）高，吸（xī）附鋼水中夾雜（zá）物的能（néng）力越強。

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

和平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磚較燒成鎂鈣磚種（zhǒng）類複雜。除具（jù）備鎂鈣磚的特（tè）性（xìng）外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂鈣（gài）碳磚的性能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的效果也越好；C含量越高，抗渣（zhā）侵蝕和抗剝（bāo）落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人（rén）采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中期（qī）渣和終期渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行（háng）實驗。實驗結（jié）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（zhuān）產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了（le）C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反（fǎn）而分別比（bǐ）MgO—C磚高0.4%和1.2%，因（yīn）為其在高（gāo）溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）果表明（míng）鎂白雲石碳磚高溫（wēn）抗氧化性和熱震穩定性好，抗（kàng）酸性熔渣能力強；而且磚（zhuān）中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼（gāng）的電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的（de）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（jīn）屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和（hé）形態得到（dào）控製，合金元素成分（fèn）精準並且分布均（jun1）勻，使鋼（gāng）材（cái）具有（yǒu）高性能、高品質（zhì）。在鋼水從冶煉到精煉的整（zhěng）個過程中，耐（nài）火材（cái）料始終與鋼水接觸，一般（bān）耐火材料對鋼水或多或少總有些（xiē）汙染，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）且不汙染環境。