徐平坤

以前（qián），從煉鋼工藝（yì）的角（jiǎo）度研（yán）究提高鋼的純淨度（dù），沒有考慮與鋼水直接接觸的（de）耐火材料對鋼水的淨化作（zuò）用，總是認為耐火材料或多或少地會對鋼水（shuǐ）產生汙染。可是通過對白雲（yún）石質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和（hé）實際試驗，得出鎂鈣（gài）質材料不但不汙染鋼水，反而能淨化（huà）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應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的（de）特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天然（rán）礦物原料，煆燒後的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比（bǐ）值為1.93。鎂（měi）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（nài）火材料。

其中，白（bái）雲石質耐火材料是指全（quán）部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不定（dìng）形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣（gài）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（yǐng）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含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強（qiáng），高溫蠕變越大，抗（kàng）剝落性能和脫（tuō）硫（liú）、脫磷的效果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）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（shǐ）用條件，合理選擇鎂鈣質耐火（huǒ）材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火（huǒ）材（cái）料對淨化（huà）鋼水（shuǐ）作用的影響（xiǎng）

潔淨（jìng）鋼、特殊鋼等（děng）對鋼中的雜（zá）質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要求嚴（yán）格，需要爐外精煉（liàn）除去鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化等。鎂鈣質（zhì）耐（nài）火材料中（zhōng）的遊離（lí）CaO，易與鋼水中的S、P等雜質反應（yīng），使其轉移到爐渣中（zhōng），具有除（chú）去（qù）雜質（zhì）、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於冶煉低氧鋼，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（jìng）化鋼水、延長爐襯壽命、降低耐（nài）火材料消（xiāo）耗，研究人員對白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試（shì）驗研究，取得（dé）了很好（hǎo）的結果。

MgO在真空條件下容易揮發，而（ér）CaO對MgO的揮發性是有影響的，含（hán）有10%～20%CaO（摩爾分數）就（jiù）可（kě）使（shǐ）MgO相對（duì）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）溫真空條件下使（shǐ）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含量低，熔渣必須（xū）是（shì）CaO含量高（gāo）的高堿度渣，並且鋼水中溶解（jiě）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（cái）料，Mg與Ca在高溫下以氣態存在，在鋼水中（zhōng）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。溫度升高不利於脫P，但鋼（gāng）包中采用CaO含（hán）量（liàng）高即堿度高的熔渣（zhā）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（huǒ）材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好（hǎo），特別是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形成（chéng）保護層，從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題，采用真空精（jīng）煉，其H主要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料（liào）的水分及有機添加物。熱力學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水（shuǐ）分，就不存在鋼水中（zhōng）氫（H）含量（liàng）增高問題。

鎂鈣質耐火材料（liào）對鋼（gāng）水性能的影（yǐng）響

耐（nài）火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光等（děng）人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平（píng）衡（héng）分壓，在鋼水（shuǐ）中的溶解度（dù）很小（xiǎo），被認為是防止鋼（gāng）水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳（lín）等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反（fǎn）應，檢（jiǎn）驗鎂鈣質耐（nài）火材料的脫S效果（guǒ）。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更（gèng）好，脫S率達70.12%；超過45min，脫（tuō）S率（lǜ）降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效（xiào）的脫（tuō）S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很必要的（de），這樣一方麵可以盡可能降低鋼包（bāo）內（nèi）襯的再氧化能力，另（lìng）一（yī）方麵可以避免強還原條件下鋼包渣（zhā）導致（zhì）耐火材料的過（guò）度消耗。

耐火（huǒ）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：當澆注料（liào）中w（CaO）為25%時，鋼中P含（hán）量大幅（fú）度降（jiàng）低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中（zhōng）P含量僅有小（xiǎo）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（cái）料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水分（fèn）以及其中的（de）有機粘結劑會對鋼水中的（de）H含量產生顯著影響。連鑄過程（chéng）中，鋼包和中間包係統中（zhōng）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（zhōng）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，保護套管非常重要，連（lián）鑄的增N點就是長水口保（bǎo）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（rén）研究了（le）鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管（guǎn）線鋼鋼（gāng）水潔淨化的影響，實驗表明：在反應30min的情況下，隻有鎂鈣（gài）質（zhì）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Ca12Al4O3的複（fù）合化合物，熔點約（yuē）為1400℃左右，可有效（xiào）地去除鋼中Al2O3夾雜物（wù）。CaO與SiO2反應生成（chéng）C2S(矽酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化（huà）合物被吸附鎂鈣質耐火材料（liào）表麵（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（hù）渣層中；在鎂鈣質耐火材（cái）料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水（shuǐ）中夾雜物的能力越強。

鎂（měi）鈣質耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等人采用靜態（tài）坩堝法（fǎ）研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣（zhā）性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚（zhuān）抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能（néng）力比較強。燒成白雲石磚基質（zhì）部分致密（mì）程度高，較不燒白雲石磚具有（yǒu）更好（hǎo）的抗高堿（jiǎn）度（dù）渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種（zhǒng）磚（zhuān）的侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣（zhā）嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣（gài）磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣（gài）磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料具有良好的抵抗高堿度（dù）熔渣的侵蝕和滲（shèn）透能（néng）力（lì），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（xiào）抑製（zhì）熔（róng）渣的滲透。低堿度熔渣具有較強（qiáng）的侵蝕和（hé）滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶蝕（shí）並滲透（tòu）作用。

黔東南鎂磚之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的（de）研（yán）究

鎂鈣（gài）碳磚主（zhǔ）要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成鎂鈣（gài）磚種類（lèi）複雜。除（chú）具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣（gài）碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩（wěn）定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於CaO及（jí）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好；C含量（liàng）越高，抗渣侵蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑（shū）賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和終期（qī）渣分別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵（qīn）蝕進行實驗。實驗結果（guǒ）表明：初期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚（zhuān）高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最（zuì）嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因（yīn）為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中（zhōng）期渣（zhā）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%，因為其在高溫中及被（bèi）渣中∑FeO溶解，所以比（bǐ）MgO—C磚（zhuān）侵蝕嚴重（chóng）。

孫惠章（zhāng）等人研究結果表明鎂白雲（yún）石碳磚高溫抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔渣能力強；而（ér）且磚中的CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合（hé）冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石質耐（nài）火材料對潔（jié）淨鋼（gāng）的影（yǐng）響

潔淨鋼係指（zhǐ）鋼中有害（hài）成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金（jīn）屬（shǔ）夾（jiá）雜物不僅數量少，而且尺寸很小（xiǎo）和形態得到控製，合金元素成（chéng）分精準（zhǔn）並且分布均勻，使鋼材具有高（gāo）性能、高（gāo）品質。在鋼水從冶煉到精煉的整個（gè）過程（chéng）中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般耐（nài）火材料對鋼水或多或少總（zǒng）有些汙染，唯有白雲石質（zhì）即鎂鈣質耐（nài）火材料能淨（jìng）化鋼水，除去鋼中的非（fēi）金屬夾雜物，而且不汙染（rǎn）環境。