徐（xú）平（píng）坤

以前，從煉鋼工（gōng）藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒（méi）有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用，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（guò）對白雲石質（鎂鈣質）耐火材料的理論（lùn）研（yán）究和實際試驗，得出（chū）鎂鈣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（wài）精煉裝置中應用日益增（zēng）加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是（shì）天然礦物原料，煆燒後的理（lǐ）論（lùn）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（kuò）白雲石質耐火材料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中（zhōng），白雲石質耐火（huǒ）材料是指全部用煆燒或（huò）電熔的白雲（yún）石做原料的定型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合（hé）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含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水（shuǐ）化能力越強；CaO含（hán）量越高，抗（kàng）高（gāo）SiO2熔（róng）渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝（bāo）落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但抗水化和抗（kàng）FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應（yīng）該根據爐外精煉等（děng）熱（rè）工設備的不同部位使用條件，合理（lǐ）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鋼水作用的影響

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼等對鋼中（zhōng）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（chú）去鋼中雜質（zhì）及夾雜（zá）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（yǔ）鋼水中的S、P等雜質反應，使其轉移到（dào）爐渣（zhā）中，具有除去雜質、淨化鋼水的（de）功能。由於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐火材料也（yě）適合（hé）用於冶煉低氧鋼（gāng），是爐外精煉冶煉（liàn）潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等（děng）設備的耐火材料。近年來，為了淨化鋼水、延長爐襯壽命（mìng）、降低耐火材料消耗，研究（jiū）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）容易揮發，而（ér）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（zhì）耐火材料，在高（gāo）溫真空條件下使用比純MgO質（zhì）耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應（yīng）中（zhōng），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（zhōng）溶（róng）解的（de）O含量盡可能要低。要使O含（hán）量低，就要（yào）選擇（zé）氧勢盡可能低的耐火材料，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（dù）升高不利於（yú）脫P，但鋼（gāng）包中采用CaO含量高即堿度高（gāo）的熔渣（zhā）有利脫P，因此，用CaO含量高的鎂鈣（gài）質耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的（de）熱震穩（wěn）定性高、抗渣滲透性好，特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火（huǒ）材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成保護層，從（cóng）而抑製（zhì）熔渣的（de）滲透。

關於H含量的問題，采用真空精煉，其H主（zhǔ）要來自熔渣或精（jīng）煉設備（bèi）內（nèi）襯耐火材料的水分及有機添加物。熱（rè）力學分析（xī）認為（wéi）：要（yào）在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增（zēng）高問題。

鎂鈣質耐火材（cái）料對鋼水性能的（de）影響（xiǎng）

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光（guāng）等人（rén）認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有（yǒu）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（liào）對鋼中S的影響：田琳（lín）等人試驗研究鎂（měi）鈣（gài）磚與鋼水中（zhōng）S的反應，檢驗鎂鈣質耐火材料（liào）的脫S效果。結果表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好，脫S率達70.12%；超過（guò）45min，脫S率降（jiàng）低，出現“回S”現（xiàn）象。為了使鋼（gāng）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（yuán）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含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中（zhōng）P含量的影響。實驗結果表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降低，由（yóu）原（yuán）始的0.1%降低到0.01%，進一步提高（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降（jiàng）低。

耐火材料對鋼（gāng）水碳含量的影（yǐng）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，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的（de）影響：耐火材料中（zhōng）的水分以（yǐ）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。連鑄過程中，鋼包和中（zhōng）間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘結劑導（dǎo）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)含量的影（yǐng）響：傳統耐火材料N含量很低（dī），近年來氮化物在耐火材料（liào）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，保護套管非（fēi）常重要，連鑄的增N點就是長水口保護，此處增N可達（15~30）×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響（xiǎng）：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對管（guǎn）線鋼鋼水潔淨化（huà）的影響，實（shí）驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除鋼水中的夾雜物，其餘的堿性耐火材料均使鋼（gāng）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（rú）CaO與Al2O3反應生成（chéng）Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為（wéi）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)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表（biǎo）麵（miàn），形成保護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜（zá）物的能（néng）力（lì）越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人（rén）采用靜（jìng）態坩堝法研究3種不（bú）鏽鋼（gāng）冶煉用鎂鈣（gài）磚的抗渣性。試驗結果得出（chū），CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透（tòu）能力比較強。燒成白雲石磚基質部分致（zhì）密程度高，較（jiào）不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度（dù）渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和滲（shèn）透比高堿度渣嚴重得多。相對而言（yán），燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於不（bú）燒鎂鈣磚，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（gài）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力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密（mì）化（huà）而有效抑製熔渣的（de）滲透。低堿度（dù）熔渣具有較強（qiáng）的侵蝕和滲透能力，主要是熔渣對（duì）基質的強溶蝕並滲透作用。

克孜勒蘇柯爾克孜鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵（qīn）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雜。除具備鎂（měi）鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂（měi）碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱（rè）震性。鎂鈣碳（tàn）磚（zhuān）的性能同時取決於CaO及（jí）C的含量。CaO含量越高，抗（kàng）剝落性能越好，淨化鋼水的效（xiào）果也越好；C含（hán）量越高（gāo），抗渣侵蝕（shí）和抗（kàng）剝落性能越強。

鎂鈣碳（tàn）磚的（de）抗侵蝕研究（jiū）：崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終（zhōng）期（qī）渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進（jìn）行實驗。實驗結果表明：初（chū）期渣MgO—C磚（zhuān）蝕（shí）損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為（wéi）MgO—C磚產生（shēng）結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕（shí）較輕，是因為在（zài）磚的界麵上（shàng）產（chǎn）生了C2S保護層（céng）；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚（zhuān）的蝕損率反而（ér）分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為其在高溫中（zhōng）及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕（shí）嚴重。

孫惠章等人研究結果（guǒ）表明（míng）鎂白雲石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性（xìng）好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有利於鋼水的脫（tuō）O、脫（tuō）S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白（bái）雲石質（zhì）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（bú）僅數量少（shǎo），而且（qiě）尺寸很小和形態得到控（kòng）製，合金元素（sù）成分精準並且分布（bù）均勻，使鋼材具（jù）有高性能、高品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個過程中（zhōng），耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐火材料（liào）對鋼（gāng）水或多或少總有些汙染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）能淨化鋼水，除去鋼中的非金屬夾雜物，而且不汙（wū）染環（huán）境。