镁碳砖在炼钢电弧炉中的应用及其损毁机理

电炉内衬的工作环境十分恶劣，对内衬耐火材料是相当大的考验。其中最为恶劣的主要是两点，一是电炉内温度差异，二是炉渣成分的变化。

普通电炉作业是将熔融、氧化、还原三阶段在电炉内完成，其中UHP电炉作业是采用强制熔化大幅度提高熔化速度，合金化是在LF炉中进行精炼后实现的。因此，UHP电炉的比功率水平一般在1t钢600kvA以上，现代则达到lt钢1000kvA。图1给出了功率水平，电炉温度和熔化时间的关系。

UHP电炉这样高的功率水平使炉衬表面热负荷高达1000kvA/m2，在熔化期炉衬又很少被屏蔽，加上最高辐射水平，是在电弧对面的砌体上形成了炉子热点区。最小热负荷是在相间，即“冷区”，热点区和“冷区”热负荷之差可达到60%。由此可见电炉内温度在空间上的不均匀，在这种条件下有些热点区温度有可能达到2000℃以上，这对镁碳砖的抗渣能力是相当不利的，炉渣由这些热点突破，进而侵蚀整个砖体。并且温度的差异会导致砖体内部的热应力变大，在炉渣的机械冲刷下，很容易剥落。

电炉炼钢的另一个特点就是冶炼钢种繁多。钢种多带来的便是炉渣的组成和性质多变，致使炉壁MgO-C砖所承受的渣蚀作用品得非常复杂、钢液—炉渣的强烈沸腾、搅拌加之电弧的热冲击，使炉衬较之转炉承受着更加剧的冲蚀作用：于是，当大型转炉的MgO-C砖使用寿命达到数千炉，甚至上万炉(采取溅渣护炉工艺)时，电炉壁寿命依旧不过300~500炉。冶炼同一钢种的炉渣，初渣和终渣的组成会因冶炼参数的改变，出现较大差异;冶炼不同钢种的初渣和终渣时，其组成的变异就更明显了。与转炉过程中渣的情况相似，变异最突出的首先是二元碱度。

传统电炉炼钢工艺包括全部熔化-精炼过程，一炉钢历时3~4小时，氧化期炉渣和还原渣的组成变化极大，对于炉衬耐火材料而言，要经历酸性到碱性渣的交替侵蚀作用。如1Cr18Ni19Ti钢，初渣的C/S<1，而终渣>2。利用电子探针详尽地研究过传统炼钢工艺不同冶炼周期熔池渣和喷溅渣的相组合和相的化学组成的变化。由于没有测定出各相的百分含量无法估算炉渣的综合组成，但从相的化学成分的改变中亦可观察整个炉渣的组成变异。熔化期和氧化期为氧化渣;精炼期和合金期为还原渣，渣中各相中除含有一些特殊合金钢的标志元素外，其相组合规律都是正常的，但从其相的微区组成可以分析其析晶行为，如熔池渣中尖晶石的带状结构和组成变化，就是熔炼周期中渣成分的变化所致;也反映出尖晶石成核和生长过程的阳离子相互置换：由高铬型变为高铝型、这也正是返铬和脱氧过程的表征。氧化期的尖晶石仍为高铬型，而精炼-合金期则变为高含FeOn型。

镁碳砖的侵蚀就是在各种组成炉渣的交替和循环作用下进行的。每个炉役，每炼一炉钢，甚至一炉钢的不同冶炼阶段，耐火砖镁碳砖工作面的侵蚀行为都在变化。从炉渣碱度的变化到炉渣氧化性的变化，甚至在此过程中也会也炉渣流动性的变化，这些变化对镁碳砖的侵蚀都会产生不同的影响。