洁净钢生产前沿技术.docx
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洁净钢生产前沿技术
洁净钢生产前沿技术
1前言
钢的洁净度是反映钢的总体质量水平的重要标志，是钢的内在质量的保证指标。
钢的洁净度通常由钢中有害元素含量以及非金属夹杂物的数量、形态和尺寸来评价。
为了获得“清洁和纯净”的钢，常常要降低和控制钢的C、P、S、N、H和T.O，因为这些元素的单一或综合作用的结果，可以大大地影响钢的性能，如抗拉强度、成型性、韧性、可焊性、抗裂纹和抗腐蚀性、各向异性、疲劳性能等。
因此，为了改善钢的性能，当今钢铁冶金技术特别注意降低钢中的P、S、N、H、T.O，并根据钢种需要降低和控制钢中C的含量。
近半个世纪以来，特别是钢铁产品面临被新型工程材料如铝、塑料、玻璃等取代的巨大压力和挑战的今天，提高钢的洁净度越来越成为钢铁冶金技术研究的重要课题，也可以说提高钢的洁净度已成为每一个钢铁产品的任务。
生产纯净钢，一是要提高钢的纯净度，二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。
不同钢种对纯净度的要求和对夹杂物的敏感性不同。
表1是典型钢种的洁净度的要求。
表1典型钢种的洁净度要求
钢种
C/ppm
S/ppm
N/ppm
H/ppm
T.O/ppm
夹杂物尺寸/μm
汽车板
<30
<30
<30
<100
DI罐钢
<30
<30
<20
<20
管线钢
<30
<35
<30
<100
滚珠轴承钢
<10
<15
轮胎帘线钢
<40
<2
<15
<10
厚板钢
30~40
<2
<20
点簇状夹杂≤200，单个夹杂≤13
线材钢
<60
<30
<20
因此，在激烈的市场竞争条件下，提高钢的洁净度，进一步减少钢中夹杂物的含量，是冶金企业提高产品竞争力的主要途径之一。
上述原因使纯净钢及其生产技术迅速发展。
目前国内外许多钢厂已建立起大规模生产超纯净钢（钢中杂质总量：
S+P+N+H+T.O≤100ppm）生产体制。
本文力图对纯净钢及其生产工艺的发展进行综述，以及分析洁净钢发展的前景。
2洁净钢的技术要求
2.1超低硫钢
硫在钢中以硫化物（MnS、FeS、CaS等）形式存在，对力学性能的影响是：
（1）加大各向异性，使钢材横向、厚度方向强度、塑性、冲击等性能显著低于轧制方向（纵向），特别是钢板低温冲击性能;
（2）显著降低钢材抗氢致裂纹能力，因此，用于海洋工程、铁道桥梁、高层建筑、大型储氢罐的钢板，硫的质量分数已控制在50ppm以下。
硫还影响钢材抗腐蚀性能，用于输送含H2S等酸性介质油气管线钢，w[S]降至（5~10）ppm。
此外硫对钢材热加工性能、可焊性均产生不利影响。
新日铁大分厂生产深冲钢板转炉流程：
铁水沟脱硅—铁水喷粉深脱硫—LB/OB转炉脱碳—RH-PB循环脱气喷粉。
用CaO+CaF2粉剂喷粉，脱硫率达80%，w[S]达10ppm。
技术关键在于提高转炉铁水装入比，减少铁水带入渣。
真空喷粉RH-PB或V-KIP可避免钢水翻腾、氧化与吸氮，但真空设备昂贵。
2.2低磷钢
磷对钢材延性、低温冲击、调质钢回火脆性有很大影响。
由于磷是表面活性杂质，在晶界及相界面偏析严重，往往达到平均浓度的数千倍，因此在洁净钢要求w[P]≤100ppm，在超纯净钢如w[Ni]=9%、作低温储罐用钢，w[P]≤30ppm。
川崎水岛厂生产极低磷低温容器罐用钢，在鱼雷车内将[Si]脱除到w[Si]=0.15~0.20%，采用Fe2O3-CaO-CaF2系，碱度B=2.5~5.0的渣处理后w[P]为0.015%，在氧气转炉内继续脱磷，最后在RH-KPB深脱磷达w[P]≤20ppm。
对于含Cr高的不锈钢及耐热合金，采用氧化法脱磷会造成Cr烧损高，不经济，可用喂线法加入微量Mg和Ca形成Mg3P2和Ca3P2，实现还原脱磷。
2.3低氮钢
氮对钢材的危害是：
（1）加重钢材时效;
（2）降低钢材冷加工性能;（3）造成焊接热影响区脆。
新一代IF钢冷轧板w[N]≤25ppm。
厚板为保证焊接热影响区韧性与塑性，w[N]应≤20ppm。
高纯铁素体不锈钢Cr26Mo，在高铬条件下，钢液中N溶解度极高，仍要求钢中w[N]≤50ppm。
钢水脱氮，受扩散速度限制，极困难。
V-KIP真空喷粉脱氮，w[N]≈35ppm，继续脱氮无效果。
转炉、电炉氧化期、VOD、AOD脱碳同时，脱氮非常明显。
张柏汀等提出转炉脱碳过程中脱氮速度与脱碳速度的关系公式，由于吹氧脱碳，产生大量CO，CO气泡对氮来说是小真空室，所以它能带走氮，可用西华特定律来解释，w[N]≤30×ppm时仍可进一步脱氮。
对高纯铁素体不锈钢，作者采用VCR精炼炉冶炼。
所以低氮钢应采用转炉炼钢，在出钢、二次精炼及连铸过程防止吸氮。
3洁净钢生产的铁水预处理工艺
铁水预处理按处理任务不同可分为预脱硫、预脱磷和同时脱磷脱硫（包括预脱硅）。
大规模工业生产，70年代采用KR机械搅拌法与喷吹法的预脱硫已能将铁水[S]降到成0.001%，80年代喷吹法预脱磷已能经济地将铁水[P]降到0.005%-0015%，同时脱硫将[S]降到0.002%-0.010%。
而使铁水成分最佳化，通过引人底吹和复吹工艺而使转炉吹炼合理化。
对于冶炼纯净钢种，则采用铁水预脱磷（同时脱硫）或分期脱磷、脱硫十钢水炉外喷粉和其它精炼工艺如RH，DH，AOD等。
目前，基于铁水预处理的转炉生产纯净钢工艺主要有两种流程：
一种是基于铁水深度预脱硫，转炉强化脱磷，钢水炉外喷粉脱磷、脱硫、升温、真空精炼;
另一种是基于铁水三脱预处理，复吹转炉少渣吹炼，钢水炉外喷粉脱硫、真空精炼。
后者具有生产效率高、石灰等造渣料消耗少、过程温降小、生产周期短、成本低等优点，经济效益显著高于前者，适宜于我国转炉钢厂采用。
其中铁水三脱预处理可采用高炉炉前预脱硅、铁水罐或混铁车喷吹同时脱磷脱硫或分期脱磷、脱硫工艺或采用专用复吹转炉三脱工艺。
3.1基于铁水深度脱硫的纯净钢冶炼工艺
欧洲、北美由于铁水[P]普遍较低（0.04%-0.08%），经过深度脱硫的铁水，采用复吹转炉吹炼、钢水炉外精炼可以生产出低磷、低硫钢。
欧美的炼钢工艺流程主要是：
（1）高炉铁水、常规（轻）脱硫（[s]<0.02%）~复吹转炉（脱磷、脱碳、升温）-钢水精炼（脱氧、去气体、去夹杂）-普通钢水，此即常规流程（生产普通钢种）。
（2）高炉铁水-深度脱硫（[S]<0.005%）-复吹转炉（脱磷、脱碳、升温）-钢水精炼（脱硫、去气体、去夹杂）-低硫钢水（[S]<0.005%），此即纯净钢流程。
其中生产超低硫钢（[S]<0.002%），铁水则要深脱硫至[S]<0.002~0.003%。
需要强调的是，由于炼钢过程不同的增硫量，对于生产低硫钢或超低硫钢，钢水的炉外脱硫处理（喷粉或真空喷粉）是必不可少的。
欧洲重视转炉用铁水质量，研究铁水和钢水之间的最经济脱硫方案以最大程度降低成本。
不断改进预脱硫工艺，按照产品硫含量决定铁水预脱硫深度。
德国Thyssen100%铁水用CaC2脱硫至[S]<0.020%，15%~30%铁水再用CaC2二次脱硫至[S]<0.003%。
低硫铁水经过复吹转炉冶炼、炉外TN喷粉和RH真空处理可获得含[S]=0.004%的低硫钢。
瑞典SSAB根据脱硫成本选择铁水或钢水脱硫的工艺是：
对于[S]=0.015~0.030%的钢种，采用铁水轻脱硫;[S]=0.010%~0.015%的钢种，采用铁水深脱硫;[S]<0.007%的钢种，采用铁水深脱硫十钢水深脱硫;对于[S]<0.004%且低H的钢种，采用铁水深脱硫和钢水真空合成渣脱硫。
另外SSAB采用深脱硫（[S]=0.005%）铁水冶炼中硫钢（[S]=0.010%~0.015%）而无需采用钢水脱硫。
北美非常重视降低铁水硫含量，早在70年代初就已普遍采用铁水预脱硫，冶炼普通钢种将[S]脱至0.010%以下，而冶炼低硫钢则深脱至0.005%以下。
北美主要研究了铁水脱硫的经济效益、提高脱硫剂效率并降低脱硫成本，研究脱硫剂配比及喷吹方式的影响以降低脱硫剂耗量，研究铁水氧含量的影响（加Al）以提高脱硫剂利用率，研究扒渣和铁水温度的影响以降低铁损和增加罐容量。
我国宝钢采用铁水深脱硫十复吹转炉双渣脱磷+RH真空喷粉的工艺生产纯净钢种。
两套铁水脱硫装置，一套为320t混铁车TDS法在线配料喷吹CaC2或CaO系脱硫剂，另一套320t铁水罐顶喷法在线配料喷吹Mg:
CaC2，均能将铁水[S]从0.018%~0.025%深脱至0.001%~0.003%。
该厂转炉用铁水经100%预脱硫处理，目前320t混铁车铁水三脱装置和300tLF炉已经投产，可望进一步改善转炉操作和提高钢的纯净度。
武钢三炼钢也建成全脱硫处理站，采用320t混铁车喷吹CaO系脱硫剂，能将铁水[S]从0.020%深脱至0，003~0.005%。
该厂80%铁水经常规脱硫（脱后[S]<0.020%）冶炼普通钢和一般优质钢（脱后[S]<0.010%），20%铁水经深脱硫（脱后[S]<0.005%）冶炼高质品种钢。
转炉钢水经强脱氧挡渣出钢、钢包渣改质、吹Ar及Ca处理、RH真空脱碳、全流程脱硫、保护浇铸等可生产[S]<200ppm、[N]=（12~35）ppm，T[O]=（16~35）ppm、[C]<（15~35）ppm的纯净钢种（IF钢、管线钢等），取得了一定的操作经验和经济效益。
关于预脱硫的经济性，美J.C.Agarwal进行了从高炉到转炉的详尽分析，得出：
常规脱硫可使高炉成本降低4.44美元//t铁，转炉成本降低3.41美元/t钢，而炉外脱硫成本为：
CaC23.64美元/t铁、盐镁3.69美元/t铁、（CaO+Mg）4.42美元/t铁。
美Inland板材公司则根据脱硫的材料和能耗费用，研究了从高炉到钢包之间各环节的脱硫费用。
得出，铁水脱硫（[S]从0.047%~0.020%脱至0.005%）是最经济的（8~13美元/kgS），高炉和出钢渣洗脱硫次之（分别为25~30美元//kgS和16~35美元/kgS），转炉脱硫费用最高（43~311美元/kgS），四种粉剂钢包脱硫费用均较高。
因此，采用铁水预脱硫工艺进行低硫钢种的冶炼从经济上讲是最优越的。
3.2基干铁水三脱预处理的纯净钢冶炼工艺
近20年，铁水三脱预处理技术在日本得到了巨大发展。
日本钢铁企业普遍采用“铁水三脱预处理-复吹转炉-真空除渣-钢水炉外精炼-连铸”流程冶炼纯净钢或超纯净钢。
其主要特点是：
依据成品钢不同[P]含量决定铁水脱磷深度，复吹转炉采用少渣吹炼、加锰矿熔融还原并尽可能低温出钢促进炉内脱磷，炉外钢水升温、调合金成分、喷粉脱硫、RH真空脱气。
采用三脱铁水炼钢，由于吹炼时间缩短、造渣剂和渣量急剧减少、加锰矿熔融还原又使得锰合金用量大大降低，因而钢中[N]，[H]含量也相应减少。
近20年来，日本各钢铁企业的铁水三脱设备形式紧随市场供求关系发生变化，当钢产过剩而有富余炉时，倾向于采用专用转炉脱磷，如住友的复吹专用炉SRP、神户的顶吹“H炉”、川崎的底吹转炉。
住友鹿岛厂采用400t混铁车喷吹苏打同时脱磷脱硫，预脱磷铁水在250t复吹转炉（STB）中少渣吹炼，渣量20kg/t，并加锰矿熔融还原，出钢时加脱磷剂渣洗再脱磷，经LF炉精炼生产[P]<0.003%的超低磷钢。
该工艺还可生产普通钢种而无需钢包精炼，也可加煤和铬矿熔融还原生产不锈钢。
由于钢水[H]低（（0.7ppm），故可生产低H钢而不需真空脱气。
国内外生产实践已经表明，铁水深度预处理是转炉冶炼纯净钢种最有效的、最经济的技术保障，是必不可少的前提工序。
深度预处理的基本目标是将铁水[P]、[S]在入转炉前即脱至成品钢水平。
由于转炉具有较强的脱磷能力而无脱硫能力（相反对低[S]铁水可能增硫），因此对于[P]、[S]均低于0.010%的纯净钢，铁水[P]、[S]应分别深脱至0.010%和0.005%以下，而对于[P]、[S]均低于0.005%的超纯净钢，铁水[P]、[S]应分别超深脱至0.005%和0.003%以下。
4洁净钢生产的新工艺技术
纯净钢生产是通过各种设备和工艺手段不断净化、提纯优化的过程。
国内外各大钢厂在大规模生产纯净钢的生产流程上（包括铁水预处理、转炉炼钢、挡渣出钢、炉外精炼和连铸等工艺环节）采用了许多先进技术。
4.1转炉生产洁净钢工艺
炼钢采用转炉顶底复合吹炼技术可显著地降低钢水中的碳和磷。
近十几年来，日本发明了转炉铁水预处理工艺，主要有SRP法（住友）、ORP法（新日铁）、NRP法（原NKK）、H炉工艺（神户）、MURC法（室兰厂）等。
现在日本住友金属和歌山厂、JFE福山厂、水岛厂、新日铁室兰厂和君津制铁所第二炼钢厂以及韩国浦项光阳厂等均采用转炉双联法进行大规模生产。
转炉双联法典型的工艺流程为高炉铁水→铁水脱硫预处理→转炉脱磷→转炉定温脱碳→二次精炼→连铸。
据统计，转炉脱碳渣用于另一座转炉脱磷的“双联法”，每生产1t钢水的钢铁料消耗比传统方法减少25kg，石灰消耗减少40%，每吨钢成本降低约65元。
“双联法”适于大量地、经济地生产纯净钢。
另外，转炉出钢挡渣效果对钢的纯净度和生产成本的影响也很大。
4.2洁净钢的炉外精炼技术
钢包精炼炉是生产纯净钢的重要设备。
在炼钢生产中，精炼炉具有脱硫、气体搅拌、合金化、升温、调节连铸节奏和控制夹杂物形态等功能。
目前，日本先进钢厂生产的纯净钢杂质总质量分数已降到了50ppm。
根据钢材对纯净度的不同要求，选择和组合不同的炉外精炼工艺，可以实现超纯净钢的生产。
4.3洁净钢生产连铸新工艺
连铸工序对钢的纯净度影响很大，采用保护浇注、中间包冶金、新型中间包覆盖剂、调整保护渣性能及设置电磁搅拌等手段还可继续去除及控制夹杂物，降低废品率。
此外，电磁搅拌技术和轻压下在连铸工序得到了广泛应用。
当今世界上有400多台方坯连铸机安装了电磁搅拌装置，电磁搅拌已成为先进方坯连铸机的标准配置：
许多板坯连铸机也安装了电磁搅拌和凝固末端轻压下设备。
电磁搅拌和轻压下技术可改善铸坯内部凝固结构、扩大等轴晶区，从而减轻中心偏析和中心疏松。
目前，奥钢联的动态轻压下和新日铁的面压下是较先进的轻压下技术。
在连铸板坯表面和内部产生的缺陷与连铸过程中的钢液流动现象密切相关。
特别是在为了提高生产率而增加拉坯速度时，容易产生这种缺陷。
因此要实现高速连铸而又不损坏铸坯质量，就必须引进以前没有的新技术。
在连铸过程中，假若用浸入式水口向结晶器供给的钢水沿着从结晶器短边开始生成的凝固壳面，向结晶器的深处下降，这时非金属夹杂物或CO气泡也和钢水一起流到结晶器的深处，将会发生夹杂物在铸坯内部形成的可能性。
另外值得注意的是结晶器内的弯月面部分，当过激的钢液流动在弯月面引起波浪时，浮在液面的保护渣可能会卷入钢液内部。
这种现象在连铸速度越快时越显著，会使铸坯增加缺陷。
如上所述，怎样控制从浸入式水口出来的钢液流已成为重要课题。
若使液态的金属流受到与其垂直方向的磁场的作用，那么控制流动的力将发挥作用。
其理由如下：
若使具有导电性的液态金属在磁场中流动时，就会产生感应涡电流，这种感应涡电流是由静磁场和与其相互作用的控制流动的力所产生的。
利用附加静磁场控制钢液射流的方法进行了早期的试验。
有关第一代电磁控制经过了长年的数据储备，以这些试验为基础，开发了控制流动结晶器。
该装置由覆盖两个区域的静磁场组成。
其中一个磁场的作用是控制结晶器内钢液的弯月面起浪或激烈的界面流动，另一个磁场的作用是控制浸入式水口的出口出来的钢液向下流动。
因此从出口出来的快速钢液流被减速，变成与结晶器下部的整个宽区间一样的低速钢液流。
以这两个磁场作用于整个结晶器这样的配置，使结晶器的全部空间都附加了一样的电磁制动力。
井户川等人通过数值解析确认了控制流动结晶器的效果之后，使用实机做了试验，在实机弯月面处测定钢液流速变化。
那是把棒形的陶瓷体浸在液面下，用仪表测出支持陶瓷体的弹簧板的变形来表示陶瓷棒所受的力，然后再将此力换算成流速。
由于控制流动结晶器的效果显著，弯月面处的湍流明显减弱，流速的平均值减小到原来的80%，流速的波动范围减小到30%。
由此结果可以推断控制流动结晶器对防止结晶器保护渣的卷入极为有效。
如果从连铸坯的表面向内部测定夹杂物的分布，便可以反推出结晶器内钢液浇铸流场的夹杂物侵入深度。
由此可见使用控制流动结晶器后，夹杂物侵入深度减小一半。
调查实际生产的冷轧板卷表面质量的改善程度在连铸中，作为钢包和结晶器之间的中，可见由于流场的改善，板卷的质量大幅度提高。
在连铸中，作为钢包和结晶器之间的中间容器使用中间包。
在中间包内钢液流动激烈，容易卷入渣系夹杂物。
特别是在调换钢包的非稳定操作时，渣系夹杂物使钢液污染的危险性增大。
为了在中间包内迅速除去这种夹杂物，迫切希望开发新技术。
再者，如果能使钢包的钢液里原来含的脱氧生成物等非金属夹杂物在中间包里凝聚成大颗粒，并在中间包里分离除去，则有利于生产洁净钢。
为了满足这些要求，三木等人开发了离心分离型中间包。
此方法是利用电磁力使圆筒形中间包里的钢液旋转，旋转产生的离心力起分离钢液中夹杂物的作用，把这种中间包称为离心分离型中间包。
三木等人通过试验性实验和工业性实验研究了中间包内钢液夹杂物的分离效果。
离心力之所以能使夹杂物分离，是因为钢液和夹杂物存在密度差的缘故。
夹杂物集中于旋转中心，洁净钢液由底面靠近周边的开口流出。
在试验性实验中，钢液从上部旋转中心供给，由底面的角部排出。
中间包容量600kg，钢包容量5t。
夹杂物浓度通过旋转后减小，其脱氧效果，即使Al浓度很低也比较充分。
夹杂物密度随旋转时间的延长而减小，通过720s的旋转处理，夹杂物减小到原来的1/3。
同时对有无旋转的连铸板坯的总氧浓度作了比较。
根据对比的结果，旋转处理的总氧浓度大致减半。
无旋转的情况下，在调换钢包的非稳定状态时，由于渣的卷入，氧浓度急剧增加，而有旋转时则可以防止氧浓度剧增。
这种离心分离型中间包对于促进脱氧，并将卷入的钢包渣分离除去是极为有效的。
Raritan联合钢厂在中间包中使用涡流抑制器，用以改善钢水质量。
由于引进了涡流抑制器，中间包内使用涡流抑制器后导致在开始浇注和处于稳定状态下操作时钢的杂质含量降低了70%。
5耐火材料和钢水洁净度的关系
由于钢水从冶炼、运输到浇铸过程中始终与耐火材料相接触，因而，耐火材料与钢水之间要发生物理和化学反应，从而对钢水洁净度产生影响。
合理选择和正确使用优质的耐火材料是冶炼纯净钢的，保证钢水质量的重要保证。
在洁净钢（Cleansteel）生产中，影响钢的洁净度（Cleanlinessofsteel）的重要环节是二次精炼炉、精炼盛钢桶、连铸中间盛钢桶（包）以及浇钢系统的水口、塞棒、滑板等耐火材料。
5.1耐火材料对钢中氧含量的影响
YuasaG和KishidaT分别对耐火材料对钢水的再氧化作用进行了研究。
结果表明，耐火材料对钢中氧含量有显著影响。
为了消除耐火材料向钢水供氧，耐火材料的氧势必须低于钢水的氧势。
意大利CSM公司也研究了耐火材料对钢水洁净度的影响。
实验在感应炉上进行，实验中将铝脱氧剂的氧化量作为耐火材料的再氧化能力的判据。
结果表明，当使用酸性或中性钢包衬时，铝的消耗量（等同于耐火材料的再氧化能力）比使用碱性钢包衬时严重。
同样的结果在使用EMF进行测量时也得到了证实。
在同样铝含量的条件下，使用碱性钢包衬时，钢水中的氧含量明显低于使用酸性钢包时的。
这意味着使用碱性钢包衬时可以获得较低的溶解氧或较低的再氧化率，而酸性钢包衬则产生较高的氧含量和较大的再氧化率。
包衬材质对脱氧初次产物的排除有影响。
用硅脱氧时，脱氧产物的排除速度随坩埚材质的变化而变化，按下列顺序加快：
SiO2、MgO、Al2O3、CaO+CaF2。
也就是说，随着坩埚材料对SiO2亲和力的提高而加快。
这就暗示，针对不同的脱氧剂，应使用与脱氧产物亲和力较强的材料作包衬。
另外，卷渣也是影响洁净度的重要因素。
在某些情况下，耐火材料也会参与这一过程，因此，控制出钢及浇注过程中的卷渣量也有利于提高钢水的洁净度。
5.2耐火材料对钢中硫含量的影响
如上所述，耐火材料对钢水的氧势有明显影响，因此，对炉渣脱硫反应过程及结果也会有明显影响。
在碱性顶渣情况下，对3个不同包衬的钢包内喷吹CaSi粉的结果表明：
当每吨钢水喷吹2kgCaSi，脱硫反应趋于平衡之后，在硅质钢包可获得50%~60%的脱硫率，在粘土质钢包中可达60%~70%，而在白云石钢包中可达80%或更高。
使用具有最高氧势和最高再氧化能力的钢包衬时，脱硫效果最差。
对粘土质钢包和白云石质钢包的脱硫效果的比较，再次证实了上述观点。
为了获得有效的钢包脱硫效果，使用白云石质碱性钢包衬是很必要的。
这样，一方面可以尽可能降低包衬的再氧化能力，另一方面可以避免强还原条件下钢包顶渣导致耐火材料的过度消耗。
BorgianniC进行了含硫炉渣脱硫的实验研究。
由于不同耐火材料向钢水的供氧能力不同，终点硫含量存在明显差异，部分炉次发生了严重回硫。
这种现象完全取决于耐火材料的材质。
这是由于炉中氧势的增加导致渣-钢间硫分配比降低，进而发生了从渣相向钢相的回硫。
5.3耐火材料对钢中磷含量的影响
匡加才对MgO-CaO质浇注料中CaO含量对钢中磷含量的影响进行了研究。
实验结果表明：
当浇注料中有25%的CaO存在时，钢中磷含量大幅度降低，进一步提高CaO含量，脱磷作用仅有小幅度提高。
这是因为从热力学的计算结果和生产实践均已证实CaO的脱磷效果明显优于MgO。
钢包材质对钢水回磷也有影响。
使用粘土质钢包时回磷明显，而用碱性钢包时则不发生回磷。
这是由于粘土砖中的SiO2溶于炉渣，使炉渣碱度下降所致。
5.4耐火材料对钢中碳含量的影响
BorgianniC在实验室中经对耐火材料碳含量和经过预热处理的镁质耐火材料对钢水增碳的影响进行了研究。
结果表明，耐火材料的碳含量显著影响钢水的增碳行为。
增加耐火材料中的碳含量会使钢水中大量增碳。
在氧化性气氛下进行耐火材料的预热处理使耐火材料表面脱碳，可以降低钢水增碳。
为了消除镁炭砖对钢水的增碳问题，使用镁铬砖代替镁炭砖取得了较好效果，但是铬含量的增加却是不可避免的因此，进行耐火材料选择时必须参考钢中规定的铬含量。
对含碳白云石质和氧化铝-石墨质浸入式水口的研究发现，当耐火材料第一次使用时，钢水发生了严重增碳，而同一制品在第二次使用时钢水仅发生轻微的增碳。
这说明在初始暴露阶段，钢水和耐火材料由于存在很大的碳浓度差，促进了通过扩散界面的质量传输，使砖表面发生脱碳随时间推移，脱碳层厚度增加，界面浓度差下降，从耐火材料内部通过脱碳层到接触界面，碳的溶解路径变长，使钢水增碳减少。
研究还发现，当考虑操作体积/表面比率时，新砌的白云石钢包第一炉能增碳约12ppm，周转使用时约增碳2ppm或更少;浸入式水口约增碳1ppm，其他的耐火元件，如塞棒、保护管、钢包滑动水口和中间包内衬等第一炉约增
碳5ppm，而重复使用时增碳约为1ppm。
5.5耐火材料对钢中氢含量的影响
在炼钢过程中，不仅钢包顶渣对氢有一定的溶解度，而耐火材料中的水分以及所使用的有机粘结剂都会对钢水中的氢含量产生显著影响。
对钢包和中间包预热烘烤可以有效降低钢水的吸氢量。
连铸过程中，在钢包和中间包系统中使用保护套管保护注流时，有机粘结剂导致吸氢。
进行保护套管加热和同一保护套管的反复使用，明显降低了钢水的吸氢量。
不进行保护套管预热，可以使氢含量增加0.5ppm，而有效地保护套管预热，可能使吸氢量接近于零。
5.6耐火材料与钢中夹杂物
耐火材料与钢水中的夹杂物进行反应时，耐火材料中的某种成分和钢水中的夹杂物反应，所得到的氧化物一般均为复合物。
如镇静钢水时所产生的氧化铝与硅酸铝质或白云石质钢包内衬反应，在炼钢温度下形成粘度极低的铝酸盐夹杂物，粘附在钢包内壁上，加速了钢包内衬的蚀损。
近年来，人们在
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