徐平坤（kūn）

以前，從（cóng）煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度，沒有（yǒu）考慮與鋼水（shuǐ）直接接觸的耐火材料對鋼水的淨（jìng）化（huà）作用（yòng），總是認（rèn）為（wéi）耐火材料（liào）或多或少（shǎo）地（dì）會對（duì）鋼水產（chǎn）生汙染。可是通（tōng）過對（duì）白雲石（shí）質（鎂鈣（gài）質）耐火材料的理論（lùn）研究（jiū）和實（shí）際試驗，得出鎂（měi）鈣質材料不但不（bú）汙染鋼水，反而能淨化（huà）鋼水，並且也（yě）不汙染環（huán）境，在AOD、VOD、精煉鋼（gāng）包等爐外（wài）精煉裝置中應用日（rì）益增加。

白雲石與（yǔ）鎂鈣質耐（nài）火材（cái）料的特征

白雲石（CaCO3·MgCO3）是天（tiān）然礦（kuàng）物原料，煆燒後的（de）理論（lùn）組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質耐火材（cái）料主要包括白雲石（shí）質耐火（huǒ）材（cái）料、鎂（měi）白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）材料。

其（qí）中，白（bái）雲石質耐火材料是指全部用煆（duàn）燒或電熔的白雲石做（zuò）原料的定型或（huò）不定形耐火材料（liào）；鎂白雲（yún）石和鎂鈣（gài）質耐火材料（liào）是用（yòng）鎂（měi）石與白雲石合成（chéng）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（yòng）性能，MgO含量越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣（zhā）和抗水化能力越強；CaO含（hán）量越高，抗（kàng）高SiO2熔渣的能力（lì）越強，高溫蠕（rú）變越大，抗（kàng）剝落性能和脫硫、脫（tuō）磷的（de）效（xiào）果越好，但抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵（qīn）蝕（shí）的性能（néng）越差。因此，應該（gāi）根據爐外精煉（liàn）等熱工（gōng）設備的（de）不同部位使（shǐ）用條件，合理（lǐ）選擇鎂鈣質耐（nài）火（huǒ）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（shū）鋼等對鋼中的雜質O、S、P、C、H、N等（děng）元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的（de）含（hán）量要求（qiú）嚴格，需要爐外精煉除去鋼中雜質及夾雜（zá）物以及脫氣、調（diào）整化學成分和（hé）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等雜質反應（yīng），使其轉移到爐渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能（néng）。由（yóu）於CaO的氧勢很（hěn）低，鎂鈣質耐火材料也適合用於冶煉低（dī）氧鋼，是爐外精煉冶煉潔淨鋼、純淨（jìng）鋼（gāng）、特（tè）殊鋼等設備（bèi）的耐火（huǒ）材料。近年來，為了淨化鋼（gāng）水（shuǐ）、延長爐（lú）襯壽命、降低耐火材料消耗，研究（jiū）人員對白雲石質（zhì）耐火材料進行了許多（duō）試驗研究，取得了很好的結果。

MgO在真空條（tiáo）件下容易揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性是有影響（xiǎng）的，含有10%～20%CaO（摩爾分數（shù））就可使MgO相對揮發性（xìng）大大（dà）降低（dī）。因（yīn）此，MgO質（zhì）材料中加入（rù）一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料，在（zài）高溫真空條件下使用（yòng）比純（chún）MgO質耐火（huǒ）材料更（gèng）合適。

鋼（gāng）水中的脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必（bì）須是CaO含量高的（de）高堿度（dù）渣，並（bìng）且鋼水中溶解（jiě）的O含量盡可能（néng）要低。要使（shǐ）O含量低（dī），就要選擇氧勢盡可能低的（de）耐火材料（liào），Mg與Ca在（zài）高溫下以氣態存在，在鋼水（shuǐ）中的（de）溶解度很（hěn）小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該選用鎂鈣（gài）質耐火材（cái）料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中（zhōng）采用CaO含量高即（jí）堿度高的熔渣有利脫P，因（yīn）此（cǐ），用CaO含量高的（de）鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料同樣也有利脫P。

鎂鈣（gài）質耐火（huǒ）材料的熱震（zhèn）穩（wěn）定（dìng）性高（gāo）、抗（kàng）渣滲（shèn）透性（xìng）好，特別是熔（róng）渣中（zhōng）SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生（shēng）成高（gāo）熔點化合物C2S或C3S,形（xíng）成保護層，從（cóng）而（ér）抑製熔渣的滲（shèn）透。

關於H含（hán）量的問題，采（cǎi）用真空精煉，其H主（zhǔ）要來自熔（róng）渣或（huò）精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學（xué）分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中的水分，就不（bú）存在鋼（gāng）水中氫（H）含量增高（gāo）問題（tí）。

鎂鈣質耐火（huǒ）材料對鋼（gāng）水（shuǐ）性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響：王龍光（guāng）等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力學穩定（dìng）性高，具（jù）有很低的氧平（píng）衡分壓，在鋼水中（zhōng）的溶解度很（hěn）小，被認為是防止（zhǐ）鋼水增（zēng）氧的有效材料。

耐火材料（liào）對鋼中（zhōng）S的影響：田琳等人試（shì）驗研究鎂（měi）鈣磚與鋼水中S的反應，檢驗鎂鈣質（zhì）耐火材料的脫S效果。結果（guǒ）表明：在1600℃下，反應45min時，脫S效（xiào）果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超過45min，脫S率降低（dī），出現（xiàn）“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲（yún）石質鋼（gāng）包內襯是很必要（yào）的，這樣（yàng）一方麵可（kě）以盡可能降低鋼包內襯的（de）再氧化能力，另一方麵可以避（bì）免強還原條件下鋼包渣導致耐火材（cái）料的過度消（xiāo）耗。

耐火（huǒ）材（cái）料對（duì）鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質（zhì）澆注料（liào）對鋼中P含量的影響。實驗（yàn）結果（guǒ）表明：當澆注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大（dà）幅（fú）度降（jiàng）低，由（yóu）原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含（hán）量，鋼中（zhōng）P含量（liàng）僅有（yǒu）小幅度降（jiàng）低（dī）。

耐火材料（liào）對鋼水碳（tàn）含量的影響：實驗表明，使用含C耐火材料（liào），鋼（gāng）水顯著增C，當同一（yī）製品第（dì）二次使用時，鋼水僅發生輕微增C。

耐火材料（liào）對鋼中H(氫)含量的影響：耐火材料中的水（shuǐ）分以（yǐ）及其中（zhōng）的（de）有機粘（zhān）結（jié）劑會對鋼水中（zhōng）的（de）H含量產生顯著影響。連鑄（zhù）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（jī）粘結劑導致吸H。對鋼包（bāo）、中間包烘（hōng）烤，能（néng）有效地（dì）降低鋼水（shuǐ）的吸H量。

耐火材（cái）料（liào）對鋼中N(氮)含量（liàng）的影響：傳（chuán）統耐火材料（liào）N含量很低，近年來氮化物在（zài）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（gāng）包與中間包之間，保護（hù）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（cái）料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人（rén）研究（jiū）了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料（liào）對（duì）管（guǎn）線鋼（gāng）鋼水潔（jié）淨化的影響，實驗表明：在反應（yīng）30min的（de）情況（kuàng）下，隻有鎂鈣質耐火材料能去除（chú）鋼水中（zhōng）的夾（jiá）雜物，其餘的堿（jiǎn）性耐火材料（liào）均使鋼水夾雜物（wù）數量增（zēng）加。Al2O3、SiO2等（děng）夾雜物可與鎂鈣耐火材（cái）料中的CaO反（fǎn）應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去（qù）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（diǎn）化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵，形（xíng）成保（bǎo）護層，或者從鎂鈣質耐火（huǒ）材料表麵（miàn）上剝落下（xià）來上浮至（zhì）保護渣層中；在（zài）鎂鈣質耐火材（cái）料中的活（huó）性（xìng）CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜（zá）物的能力越強。

鎂鈣質耐火材（cái）料（liào）的抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人采用靜態坩堝法（fǎ）研究3種不鏽鋼冶（yě）煉用鎂鈣磚的（de）抗渣性。試驗結果得出，CaO含量（liàng）高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和（hé）滲透能力（lì）比（bǐ）較強。燒（shāo）成白雲石磚基（jī）質部分致（zhì）密程（chéng）度（dù）高，較不燒白雲石磚具有（yǒu）更（gèng）好的抗高堿度渣侵蝕（shí）性。堿（jiǎn）度（dù）較低的VOD爐渣對三（sān）種磚的（de）侵蝕和滲透（tòu）比高堿度渣嚴重得多。相（xiàng）對而言，燒成的鎂鈣磚抵抗低堿度（dù）渣侵蝕性明顯好（hǎo）於不燒鎂鈣（gài）磚（zhuān），CaO含量（liàng）高的燒成鎂鈣磚抵抗（kàng）低堿度（dù）渣侵蝕能力好於CaO含（hán）量低的鎂鈣（gài）磚。鎂鈣質材料具（jù）有（yǒu）良好的抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這（zhè）是（shì）因為渣（zhā）與鎂鈣材料（liào）作（zuò）用析出（chū）C3S，使材料表層致密化而有效抑製熔（róng）渣的（de）滲透（tòu）。低堿度熔渣（zhā）具有較強的侵蝕和滲透（tòu）能力，主要是熔渣對基質的（de）強溶（róng）蝕並滲透作用。

磐石（shí）鎂磚之鎂鈣碳（tàn）磚的性能及抗侵蝕的研（yán）究

鎂（měi）鈣（gài）碳磚（zhuān）主要性能：MgO—CaO—C磚較（jiào）燒成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好的真空穩定性、抗熱震性（xìng）。鎂（měi）鈣碳磚（zhuān）的（de）性能（néng）同（tóng）時取決於CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化（huà）鋼水的效果也越（yuè）好；C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落（luò）性能越強。

鎂鈣（gài）碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢等（děng）人采用煉（liàn）鋼轉爐的初期渣、中（zhōng）期渣和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳（tàn）磚（zhuān）及（jí）鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗（yàn）結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損（sǔn）率（lǜ）比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構剝落，蝕（shí）損最嚴（yán）重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可（kě）是中期渣和終期渣（zhā），MgO—CaO—C磚的蝕損率（lǜ）反而分別比MgO—C磚（zhuān）高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（qīn）蝕嚴重。

孫（sūn）惠章等人研究結果表明（míng）鎂白雲石碳（tàn）磚高溫抗氧化性和（hé）熱震穩定（dìng）性好，抗酸（suān）性熔渣能（néng）力強；而且磚中的（de）CaO有利於鋼（gāng）水的脫O、脫S、脫P等（děng），適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲石（shí）質耐火材料對（duì）潔淨鋼的影（yǐng）響

潔（jié）淨鋼係指鋼中有害成（chéng）分（S、P、O、H、N）含量（liàng）非常少，非金屬夾雜物不（bú）僅數量少（shǎo），而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成（chéng）分精（jīng）準（zhǔn）並且分布均（jun1）勻，使鋼材（cái）具有高性能、高品質。在鋼（gāng）水從冶煉到精煉（liàn）的整個（gè）過（guò）程中（zhōng），耐火材料始終（zhōng）與鋼水（shuǐ）接觸（chù），一（yī）般耐火材料（liào）對鋼水或多（duō）或（huò）少總有些汙（wū）染，唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水，除去鋼（gāng）中的非金屬夾雜物（wù），而且（qiě）不汙染環境。