徐（xú）平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究（jiū）提（tí）高（gāo）鋼的純淨度，沒（méi）有考（kǎo）慮與鋼水直接接觸的耐火材料對（duì）鋼水的淨（jìng）化作用，總是認為耐火材料或多或少（shǎo）地會對鋼（gāng）水產生汙染。可是通過對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不汙染（rǎn）環（huán）境（jìng），在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應用日益增加（jiā）。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦物原料，煆燒後（hòu）的理論組成（chéng）為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材（cái）料主（zhǔ）要包括白雲石質耐火材料（liào）、鎂白雲石質耐火材料（liào）、鎂鈣質耐（nài）火材料。

其中，白雲（yún）石質耐（nài）火材料是指（zhǐ）全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的（de）定型或不定形（xíng）耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材（cái）料是用（yòng）鎂石與白雲石合成的耐（nài）火（huǒ）材（cái）料。MgO、CaO含量的變（biàn）化影（yǐng）響鎂鈣質製品的（de）高溫使用性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；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，但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的（de）性能越差。因此（cǐ），應該根據爐外精煉（liàn）等熱（rè）工設備的不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料（liào）中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐（nài）火材（cái）料（liào）對（duì）淨化（huà）鋼水作用的影響

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（xū）要爐外（wài）精煉除去（qù）鋼中（zhōng）雜（zá）質及（jí）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（de）遊離CaO，易與鋼水中的S、P等雜（zá）質反應，使其轉移到（dào）爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的（de）氧勢很低，鎂鈣質（zhì）耐火材料也適合用於冶煉低氧鋼，是（shì）爐外精煉冶（yě）煉（liàn）潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼（gāng）等設備的耐火材料。近年來（lái），為了淨化鋼水（shuǐ）、延長（zhǎng）爐（lú）襯壽命、降低耐火（huǒ）材料消耗，研究人員對白雲石質耐火材料進（jìn）行了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條（tiáo）件下（xià）容（róng）易揮發，而CaO對（duì）MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可使MgO相（xiàng）對揮發性大大降低。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（gāo）溫真空條件下（xià）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（hán）量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼（gāng）水中溶解的O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要選擇（zé）氧（yǎng）勢盡可能低的耐火材料，Mg與Ca在高溫下（xià）以氣態存在，在鋼水中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因（yīn）此，精煉設備應該選用（yòng）鎂鈣質耐（nài）火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高（gāo）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樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定性高、抗（kàng）渣滲透性（xìng）好，特別（bié）是熔渣（zhā）中（zhōng）SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高（gāo）熔點（diǎn）化合物C2S或C3S,形（xíng）成保（bǎo）護層，從而抑製熔（róng）渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主要來自（zì）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（fèn）排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水（shuǐ）性（xìng）能的影響（xiǎng）

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

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中S的反應，檢驗鎂鈣（gài）質耐火材料的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫（tuō）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，使用白雲石質（zhì）鋼包內（nèi）襯（chèn）是很（hěn）必要的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能（néng）力，另一方麵可以避免強（qiáng）還原條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（de）影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的（de）影響。實（shí）驗結果（guǒ）表（biǎo）明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中（zhōng）P含量大幅度降低，由（yóu）原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中（zhōng）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耐火材料，鋼水顯（xiǎn）著增C，當同一製品第（dì）二次使用時，鋼水僅（jǐn）發生（shēng）輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的（de）水分以及（jí）其中的有機粘（zhān）結劑會（huì）對鋼水中的H含量產生顯著影響（xiǎng）。連鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導致吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地（dì）降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮（dàn）)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（yīng）用受（shòu）到關注（zhù），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，保護套管非常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此（cǐ）處增N可達（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等（děng）人研究了鎂（měi）鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線（xiàn）鋼鋼水潔淨化的（de）影響，實驗表明（míng）：在（zài）反應（yīng）30min的情況（kuàng）下，隻有（yǒu）鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐（nài）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反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為（wéi）1400℃左右，可有效地去除鋼（gāng）中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二（èr）鈣)和C3S(矽（guī）酸三鈣（gài）)高（gāo）熔點化合物被（bèi）吸（xī）附鎂鈣質耐火材料表麵，形成保護層，或者從鎂鈣質耐火（huǒ）材料表麵上剝落下來上（shàng）浮至保護渣（zhā）層中；在鎂鈣（gài）質耐火材料中的活（huó）性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質（zhì）耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成白雲石磚基質（zhì）部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具（jù）有（yǒu）更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕性。堿度較（jiào）低的VOD爐渣對三種（zhǒng）磚（zhuān）的侵蝕和滲透比高（gāo）堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵（qīn）蝕性明顯（xiǎn）好於不燒鎂（měi）鈣磚，CaO含量（liàng）高的（de）燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣（zhā）侵（qīn）蝕能力好於（yú）CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為（wéi）渣與鎂鈣材料作用析出（chū）C3S，使材料表層致密化（huà）而有效抑製熔渣的（de）滲透（tòu）。低堿度熔渣具有較強的侵（qīn）蝕（shí）和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕並滲透作用。

克（kè）拉瑪依鎂磚之鎂（měi）鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複（fù）雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳（tàn）磚比鎂碳磚具有更（gèng）好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性（xìng）能同時取決於CaO及C的含量。CaO含量（liàng）越高，抗剝（bāo）落（luò）性能越（yuè）好（hǎo），淨化鋼水的效果也越好；C含量（liàng）越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越（yuè）強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中（zhōng）期渣和終期（qī）渣分別對（duì）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（chǎn）生結構剝（bāo）落，蝕（shí）損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕（qīng），是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層（céng）；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕（shí）損率反而分（fèn）別比（bǐ）MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因為其在高溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重（chóng）。

孫惠章等人研究結果表（biǎo）明鎂（měi）白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性（xìng）好，抗酸（suān）性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有（yǒu）利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的（de）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（zhōng）有害成分（S、P、O、H、N）含（hán）量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形（xíng）態得到（dào）控製，合金元素成分精準並且分布均勻（yún），使鋼材（cái）具有高性能、高品質。在鋼（gāng）水從冶煉到精煉的整個過（guò）程中（zhōng），耐火材料始終與鋼（gāng）水接觸，一（yī）般耐火（huǒ）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淨化鋼水（shuǐ），除去鋼中的非金（jīn）屬夾雜物，而且（qiě）不（bú）汙染環境。