徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的（de）純淨度，沒有考（kǎo）慮與鋼水直接接觸的耐火材（cái）料對（duì）鋼水的（de）淨化作用，總是認為耐火材（cái）料或多或少地（dì）會對鋼水產（chǎn）生汙染。可是通（tōng）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，反而能淨（jìng）化鋼水，並且也不汙染環境，在AOD、VOD、精煉鋼包（bāo）等爐外精煉裝置（zhì）中應用日益增加。

白雲（yún）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（liào），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（yún）石質耐火材料、鎂白雲石（shí）質耐火材料、鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）。

其中，白雲石質（zhì）耐火（huǒ）材料是指全部用煆燒（shāo）或電熔的白雲石做原料的定型或不定形耐火材料；鎂白雲石和鎂鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化影響鎂鈣質製品的（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（bāo）落性（xìng）能和脫硫、脫（tuō）磷的（de）效果（guǒ）越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應（yīng）該根據爐外精煉（liàn）等熱工設備的不同部位使用條（tiáo）件，合理選擇鎂鈣（gài）質（zhì）耐（nài）火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲石質耐火材料對淨化鋼水作用（yòng）的影（yǐng）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（wù）的含量要求嚴格，需要爐外（wài）精煉（liàn）除去鋼中雜質及（jí）夾（jiá）雜物以（yǐ）及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火材料中的遊（yóu）離CaO，易與（yǔ）鋼（gāng）水中的S、P等雜質反應（yīng），使（shǐ）其轉移到爐渣中，具有除去雜質、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於冶煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊鋼等設備的耐火材（cái）料。近（jìn）年來，為了淨化（huà）鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降低耐（nài）火材（cái）料消耗，研究人員對（duì）白雲石質耐火材料進行（háng）了許多試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮（huī）發，而CaO對MgO的揮發性是有影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分（fèn）數（shù））就可使MgO相（xiàng）對揮發性大大（dà）降低。因此，MgO質（zhì）材料中加入一（yī）定量的CaO製（zhì）成MgO—CaO質耐火材料，在高溫真空條（tiáo）件下使用比純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的脫S反應中，要使鋼（gāng）水S含量低，熔渣必須是CaO含量高的高堿度渣，並且鋼水中溶（róng）解的O含量盡可（kě）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，在鋼水中的溶解度很小，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，但鋼包中采用CaO含量高（gāo）即（jí）堿度高的熔渣有（yǒu）利脫（tuō）P，因此，用CaO含量高的（de）鎂鈣質耐火材料同（tóng）樣也（yě）有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩（wěn）定性高、抗渣滲（shèn）透性好，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,形成保護層（céng），從而抑製熔渣的滲透。

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的水分及有機添加物。熱力（lì）學分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其（qí）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（liào）對鋼水性能（néng）的影響

耐火材料對鋼中氧含量（liàng）的影響（xiǎng）：王龍（lóng）光等人認為MgO—CaO耐（nài）火材料中的CaO熱力學穩定性（xìng）高，具有很低（dī）的氧平衡（héng）分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解（jiě）度很小，被認為是防（fáng）止鋼水增（zēng）氧的有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響：田琳等人試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明：在（zài）1600℃下，反應45min時，脫S效果（guǒ）更好，脫S率達（dá）70.12%；超過（guò）45min，脫S率降低，出（chū）現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內（nèi）襯是很必要的，這樣一方麵可以盡可能降（jiàng）低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵（miàn）可以避免（miǎn）強還原條件下鋼包渣導致耐火材料（liào）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（shí）驗結果表明：當澆注料（liào）中w（CaO）為（wéi）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（gāo）CaO含量，鋼中P含量僅有小幅（fú）度降低（dī）。

耐火材（cái）料對（duì）鋼水碳含量的影響：實驗表明，使用含（hán）C耐火材料，鋼水顯著增C，當（dāng）同一製品第二次使用時，鋼水僅發（fā）生（shēng）輕（qīng）微增C。

耐火材料對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水（shuǐ）分以及其中的有機粘結劑會（huì）對鋼水中的H含量產生顯著影響。連鑄過程中，鋼（gāng）包和中間包係統中使用保（bǎo）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（hōng）烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐（nài）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（huà）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，保護套管非常重要，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：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火（huǒ）材料對管線鋼鋼水潔淨化的（de）影響，實驗表明：在反應（yīng）30min的情況（kuàng）下，隻有鎂鈣質（zhì）耐火材料能去除鋼（gāng）水中的夾雜物（wù），其（qí）餘（yú）的堿性耐火材料均使鋼水（shuǐ）夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與（yǔ）鎂鈣耐（nài）火材料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生（shēng）成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽（guī）酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂（měi）鈣質耐火材料表麵，形成保護（hù）層，或者從（cóng）鎂鈣質耐火材料（liào）表麵上剝落下來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐（nài）火材料中的活性CaO含量越（yuè）高，吸附鋼（gāng）水中夾雜物的能力越強。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料的抗侵蝕性（xìng）能：梁義兵等（děng）人采用（yòng）靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。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（tòu）能力比較強。燒成白雲石磚基質部（bù）分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗高堿度渣侵（qīn）蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的（de）侵蝕和（hé）滲（shèn）透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿（jiǎn）度渣侵蝕性明顯好於不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂鈣質材料（liào）具有良好的抵抗高堿度熔渣的（de）侵蝕和滲透能力（lì），這是因為渣與鎂鈣材料作用（yòng）析出C3S，使材料表層致密（mì）化（huà）而有（yǒu）效抑製熔渣的滲透。低堿度熔（róng）渣具有較強的侵（qīn）蝕和滲透能力，主要（yào）是（shì）熔渣對基質的強溶蝕（shí）並（bìng）滲透作用。

西城鎂磚之鎂（měi）鈣碳磚的性能及抗（kàng）侵蝕的研究

鎂鈣碳磚主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類複雜。除具（jù）備鎂鈣磚（zhuān）的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取（qǔ）決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，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（jiū）：崔（cuī）淑賢等人采用煉鋼轉爐的（de）初期渣、中（zhōng）期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明：初（chū）期渣MgO—C磚蝕損率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產（chǎn）生了C2S保護層；可是（shì）中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的（de）蝕損率反（fǎn）而分別比MgO—C磚高（gāo）0.4%和1.2%，因（yīn）為（wéi）其在高（gāo）溫中及被渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結（jié）果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧（yǎng）化性和熱震穩定性好，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），適合冶煉（liàn）鋼的電爐爐（lú）襯。

白雲石質耐火材料對潔淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（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（xiǎo）和形態得到控製，合金元素成（chéng）分（fèn）精準並且分布均勻，使鋼材具（jù）有高性能、高品（pǐn）質。在鋼水從冶煉到精煉的整個（gè）過程中（zhōng），耐火材料始終（zhōng）與鋼水接觸，一般耐火材料對鋼水或多或少總有些汙（wū）染，唯有白雲石質即鎂（měi）鈣質耐火材料能淨化（huà）鋼水，除去鋼中的非金屬（shǔ）夾雜（zá）物，而且不（bú）汙染環境。