炼钢工艺中除了转炉耐火材料内衬寿命高以外(由于运用溅渣护炉工艺)，炼钢电炉以及精炼钢包的耐火材料内衬寿命都不高，其中精炼钢包寿命更为短暂。大部分耐火材料内衬的寿命主要取决于渣线部位内衬的侵蚀状况，然而绝大部分渣线部位选用镁碳砖作为内衬材料，因此，要提高耐火材料内衬使用寿命，就必须深入了解镁碳砖的侵蚀过程及机理。

通过对镁碳砖试样的试验分析，发现钢渣的碱度对镁碳砖侵蚀的影响如下所示：

对侵蚀界面处的试样光片进行扫描电镜观察以及能谱分析结果如图1至图3所示。

通过扫描电镜观察，可以发现在非氧化性钢渣中无法观察到过渡层，这是由于钢渣无法侵蚀石墨的结果。图1、图2和图3中深灰色的物质为镁砂颗粒，白灰色的物质为钢渣，黑色的物质绝大部分为石墨，由图可以看出炉渣碱度为1.2时镁砂的侵蚀深度大概为35μm，炉渣碱度为1.0时镁砂的侵蚀深度大概为280μm，炉渣碱度为0.8时镁砂的侵蚀深度大概为232μm，可以发现当碱度为1.0时其侵蚀反应最为激烈，其次是炉渣碱度为0.8时，炉渣碱度为1.2时侵蚀能力最差，并且由图可以看出炉渣可以通过晶界侵蚀镁砂，因为晶界中的杂质更加容易和炉渣形成低熔点化合物，进而分解侵蚀整个镁砂。从图中还可以发现原始炉渣并没有像上一组试样直接与镁砂大面积接触，而是不接触或是接触面积很小，这是因为炉渣中基本上不含氧化性很强的物质，炉渣中物质很难把镁碳砖中的石墨氧化侵蚀掉，导致炉渣从镁碳砖的空隙中渗透进去并与镁砂颗粒进行侵蚀反应，这个过程可以从侧面放映出石墨对于非氧化性渣有很强的抗侵蚀性能。整个侵蚀过程中反应主要发生在镁砂周围，那么可以认为远离镁砂的炉渣成分即为原始炉渣的成分，通过能谱分析得出镁砂附近的炉渣几个点以及远离镁砂炉渣几个点的成分，取点位置如图1、图2以及图3中黑点所示，取各个点成分的平均值，结果如表1、表2所示。通过对比炉渣的成分变化推断出碱度对侵蚀反应的影响。由于能谱分析测定氧原子存在误差，因此只测定其元素原子百分比。

表1不同碱度炉渣的原始成分

表2不同碱度的炉渣溶解镁砂后的成分

由表1可以看出，远离镁砂的炉渣能谱分析结果与原始炉渣成分基本相同，通过对比各个元素原子百分比的变化，可以看出与镁砂反应后渣的成分相比发生了变化，主要是渣中Mg元素的原子百分比增加，其各个元素原子百分比如表2所示，由此变化可以推断出由于镁砂被渣侵蚀，导致渣中Mg元素原子百分比增加，在静态热侵蚀实验过程中，原始炉渣与镁砂颗粒进行反应形成低熔点相从而被侵蚀，其中由于镁砂晶界中含有各种杂质，因此炉渣从镁砂晶界开始侵蚀，逐渐使镁砂被分割开，然后慢慢被侵蚀。

图4Al2O3含量为10%的CaO-MgO-SiO2系相

镁砂被炉渣侵蚀的主要反应由Al2O3含量为10%的CaO-MgO-SiO2的相图可以得出，碱度为1.0的炉渣主要成分为钙镁橄榄石CMS(CaO·MgO·SiO2)以及大量的假硅灰石(α-CaO·SiO2)，该渣系与镁砂反应很容易形成大量的低熔点相钙镁橄榄石(CMS，熔点为1490℃)，因此炉渣碱度为1.0时，炉渣对镁砂的溶解能力最强，也就是侵蚀能力最强，当炉渣碱度偏高时，由相图可得炉渣与镁碳砖形成低熔点相的量相对较少，使其对镁碳砖的侵蚀能力大大减弱，当炉渣碱度偏低时，炉渣也会跟镁砂形成大量的钙镁橄榄石，除此之外还会形成熔点为1557℃的硅酸镁MS相(MgO·SiO2)，因此炉渣碱度小于1.0时，炉渣对镁砂也有相当强的侵蚀能力。

结论

在非氧化性炉渣碱度为1.0条件下，由于炉渣可以跟镁砂形成大量的低熔点物质-钙镁橄榄石CMS(CaO·MgO·SiO2)，导致其对镁砂的侵蚀能力很强;当碱度大于1.0和小于1.0时，由于形成的复合氧化物熔点变高，使炉渣的侵蚀能力减小，但炉渣依旧具有很强的侵蚀能力。