隨著鎂碳磚生產(chǎn)技術(shù)的成熟，鎂碳磚的應(yīng)用范圍越來越廣，1994年胡超群等將鎂碳磚用做電弧爐的內(nèi)襯，鎂碳磚批發(fā)并大大提高了內(nèi)襯的服役壽命。石河子今日，鎂碳磚已成為國內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)的主要耐火材料。雖然鎂碳磚在冶金過程中有著廣泛的應(yīng)用，但鎂碳磚由于其嚴(yán)酷的工作條件，其使用壽命仍然有很大問題，特別是鋼包渣線部位，鎂碳磚的損毀尤為嚴(yán)重。

       在鋼包中，爐渣的化學(xué)成分復(fù)雜多變，溫度變動(dòng)劇烈而頻繁，尤其在鋼包渣線部位，因此在渣線部位往往應(yīng)用性能優(yōu)良的鎂碳磚。國內(nèi)外就鋼包中鎂碳磚在爐渣中的侵蝕機(jī)理做了深入深究，詳細(xì)的歸納總結(jié)如下。

       (1) 爐渣對鎂碳磚的侵蝕：

       在鋼包中，由于渣線部位復(fù)雜的物理化學(xué)環(huán)境，導(dǎo)致該部位爐襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚的化學(xué)侵蝕主要通過對氧化鎂的溶解，以及對鎂碳磚基體中碳的氧化，并在以下因素的共同作用下，導(dǎo)致鎂碳磚的損毀：

       1、堿度的影響：爐渣的堿度越低，對鎂碳磚的侵蝕越有利，若爐渣堿度升高，使渣中SiO2的活度降低，可以降低對碳的氧化，同時(shí)隨著堿度的升高，爐渣中的FeO的活度下降，相對減緩了熔渣對鎂碳磚的侵蝕行為;

       2、MgO的影響：Osbom等在對LF爐渣線部位進(jìn)行成分分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，掛渣層中MgO的含量高達(dá)30%，并認(rèn)為爐渣中MgO的含量越高，鎂碳磚侵蝕越慢，堿度越高，同樣使?fàn)t渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。

       3、Al2O3的影響：爐渣中的Al2O3會(huì)降低爐渣的熔點(diǎn)和粘度，增大爐渣與耐火材料的潤濕性，使?fàn)t渣更容易從鎂砂晶界處滲透，使方鎂石脫離鎂碳磚基體。

       4、FeO的影響：首先渣中FeO在高溫下很容易與鎂碳磚中石墨發(fā)生氧化反應(yīng)，并且產(chǎn)生亮白色鐵珠，形成脫碳層如圖1所示，其次鎂碳磚中的方鎂石亦會(huì)同爐渣中的FeO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)產(chǎn)物。

       在鋼包反復(fù)加熱和冷卻的過程中，由于形成的鎂鐵復(fù)合低熔點(diǎn)產(chǎn)物和鎂鐵礦之間的熱膨脹率不一致，使耐火材料表面的氧化鎂發(fā)生破碎，進(jìn)而導(dǎo)致磚體的溶解。國外學(xué)者也認(rèn)為鋼渣中鐵含量增高對鎂碳磚的壽命不利，首先鐵FeO加速了鎂碳磚表面碳的氧化，其次是FeO會(huì)與MgO反應(yīng)，使鎂碳磚工作面結(jié)構(gòu)疏松，就在這兩點(diǎn)的共同作用下使鎂碳磚加快侵蝕。

       (2) 鎂碳磚中碳的氧化：

       鎂碳磚與熔渣接觸時(shí)，碳會(huì)與熔渣中的FeO等氧化物發(fā)生脫碳反應(yīng)，在一定條件下形成脫碳層，致使鎂碳磚工作面結(jié)構(gòu)疏松，這是鎂碳磚損毀的主要原因。碳和CO2、O2以及SiO2等氧化物反應(yīng)并被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳層形成的疏松結(jié)構(gòu)在熱膨脹與熔渣的沖刷作用下產(chǎn)生更大的裂紋與孔隙，使?fàn)t渣方便滲透，并與MgO形成低熔點(diǎn)相，同時(shí)在熔池劇烈的機(jī)械攪動(dòng)和鋼渣猛烈沖刷的作用下鎂碳磚的表面層結(jié)構(gòu)組織發(fā)生改變，最終由外向內(nèi)逐漸損毀，致使鎂碳磚遭到嚴(yán)重破壞。在溫度超過一定值后，磚體組織會(huì)受到破壞從而急劇蝕損，這是由于高溫下MgO與石墨開始發(fā)生自耗反應(yīng)了。

       (3) 氣孔的影響：

       由于鎂碳磚內(nèi)部與表面微氣孔的存在，鎂碳磚的侵蝕更容易發(fā)生。鎂碳磚在使用過程中，氣孔在脫碳層的形成中起到了加速作用，進(jìn)而使?fàn)t渣對鎂碳磚耐火材料的侵蝕更為嚴(yán)重。外部空氣進(jìn)入鎂碳磚中的氣孔進(jìn)行冷卻的同時(shí)空氣中的氧氣與周圍的碳反應(yīng)生成CO氣體并經(jīng)過微氣孔排出，兩個(gè)過程的持續(xù)發(fā)生使得氣孔率與氣孔大小逐漸增大。而產(chǎn)生氣孔的最重要因素是鎂碳磚中粘結(jié)劑的選用。粘結(jié)劑一般情況下選用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加入少量的酚醛樹脂，冷態(tài)情況下孔隙率不會(huì)太高約為3%,但酚醛樹脂在加熱后，會(huì)分解產(chǎn)生水、氫氣、甲烷、一(二)氧化碳等氣體，并在這些氣體的流動(dòng)下形成氣孔，增大了孔隙率。因此鎂碳磚被穿過氣孔的爐渣侵蝕，使碳的氧化和MgO的溶解都更加劇烈，從而對鎂碳磚造成破壞。由于產(chǎn)生氣體過程具有反復(fù)性，鎂碳磚的損毀不斷加劇。

       總結(jié)：

       關(guān)于鎂碳磚的損毀主要從爐渣的化學(xué)侵蝕和物理滲透兩方面來考慮，并且在不同的冶金反應(yīng)器中，由于操作工藝及爐渣組成的不同，鎂碳磚的侵蝕機(jī)理也不相同，由于煉鋼轉(zhuǎn)爐目前基本采用濺渣護(hù)爐工藝，因此轉(zhuǎn)爐爐齡大多上在萬爐以上，而煉鋼電爐與精煉鋼包的內(nèi)襯侵蝕狀況嚴(yán)重。對于鎂碳磚的在爐渣中的侵蝕行為，碳的氧化與氧化鎂的溶解是主要因素。

       鎂碳磚的損毀過程可以總結(jié)為：氧化、脫碳、疏松、侵蝕、沖刷、脫落、損毀。首先鎂碳磚工作面的石墨被氧化形成脫碳層，脫碳層的鎂砂在熱應(yīng)力(石墨與鎂砂在1000℃時(shí)，熱膨脹率分別為1.4%和0.2%)、化學(xué)侵蝕以及機(jī)械沖刷等條件下逐漸被侵蝕脫落，脫落后又暴漏出石墨，繼續(xù)被氧化形成脫碳層，然后再到鎂砂的溶蝕過程，在反復(fù)作用下，造成了鎂碳磚的損毀。