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由VOD包襯的多次用后分析觀察查明，渣線部分耐火材料因受熱化學(xué)應(yīng)力和熱機(jī)械應(yīng)力作用而嚴(yán)重剝蝕。侵蝕性硅酸鹽渣的化合物在高溫(往 往 超過1750℃)和低壓(1~200mbar)下證實(shí)是有害的。
(1)熔渣通過開口氣孔網(wǎng)絡(luò)浸透進(jìn)入鎂鉻質(zhì)耐火材料中，耐火材料中的硅酸鹽相與渣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿埸c(diǎn)的三元化合物，比如低耐火度的C3MS2(鎂薔薇輝石)和CMS(鈣鎂橄欖石)，尤其從鎂鉻磚中溶解侵蝕產(chǎn)生的鎂進(jìn)人到硅酸鹽相內(nèi)。普通直接結(jié)合鎂鉻磚的結(jié)合不穩(wěn)定且部分的被“液相結(jié)合”替換，這樣一個(gè)系統(tǒng)較容易被湍流熔渣所侵蝕。
(2)另一個(gè)爐襯的磨損機(jī)理是剝落。鎂鉻磚滲入熔渣后隨溫度急劇變化導(dǎo)致其碎裂。受影響最嚴(yán)重的區(qū)域是磚內(nèi)滲透層與未滲透層之間的過渡帶。在此劇烈的溫度變化下，致使平行于磚的熱表面產(chǎn)生破裂。
(3)此外，含鐵的鎂鉻耐火材料遭受還原氧化膨脹作用的影響，故而加速了材料破損。在真空脫氧工藝鋼包金屬精煉期間，低PO2系統(tǒng)可導(dǎo)致金屬夾雜物的生成。這些夾雜物主要含有金屬鐵和少量的鉻(比如90%原子鐵和10%原子鉻)，它們是由磚中部分還原的鉻產(chǎn)生的。該過程是通過鎂鐵礦(MgO·Fe2O3)的分段還原，首先還原為鎂方鐵礦{(mg，F(xiàn)e)O}，而后還原為含少量金屬鐵的鎂方鐵礦。在兩次冶煉中間，該磚氧化還原反應(yīng)交替進(jìn)行(所謂呼吸作用)伴隨的輕微體積變化，即可產(chǎn)生破裂和剝落。因此可以肯定的一點(diǎn)，即采用南非鉻礦(含硅質(zhì)低，但氧化鐵含量比菲律賓產(chǎn)的低氧化鐵鉻礦高)，生產(chǎn)高氧化鐵含量的鎂格磚是極為不利的。
總之，真空脫氧工藝將顯著的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力施加于內(nèi)襯上，這些損毀機(jī)理相互影響，所以實(shí)現(xiàn)全部工藝的最佳化不是一件容易的事。
然而,采用熔渣控制能降低鎂鉻磚損毀速度，提高其使用壽命。
在真空脫氧工業(yè)的操作中，液體渣在還原階段將結(jié)束時(shí)，對(duì)耐火磚特別容易滲透。為了簡(jiǎn)單起見，可考慮采用CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣(例如氧化鋁含量約5%),因?yàn)榉}的存在不會(huì)影響氧化鎂大量溶解。由假三元相圖上看到氧化鎂飽和渣的范圍，即從2CaO·SiO2/MgO到MgO/2MgO·SiO2飽和，最佳的選擇目標(biāo)是2CaO·SO2/MgO飽和(在這種狀態(tài)下，與2CaO·SiO2共存的應(yīng)是氧化鈣飽和相)。從脫硫觀點(diǎn)選擇MgO/2MgO·Si02是沒有意義的。
鎂鉻耐火材料的主要組成為方鎂石、原生鉻化物晶體和次生鉻化物。渣的臨界要求是不侵蝕方鎂石礦物(因此要求MgO飽和)。以前較少關(guān)注鉻化物的原因有兩點(diǎn)：
(1)當(dāng)提高冶煉溫度(1600?1800℃)時(shí)，大部分的次生鉻化物溶解于方鎂石中。
(2)原生鉻晶體與2CaO·SiO2/MgO飽和渣結(jié)合得十分穩(wěn)定，因?yàn)殂t尖晶石相{(Mg，F(xiàn)e)2+O·(Cr，F(xiàn)e，Al)3/2+O3}比純尖晶石{MgO·Al2O3}耐火材料更耐侵蝕，并能承受CaO和Al2O3之間的相互作用。
圖1示出某公司真空脫氧工藝在1700℃液化溫度時(shí)的最佳渣組成，還要考慮到還原階段的平均溫度。
圖1 含5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Al2O3,用于CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣內(nèi)液面上的目標(biāo)渣(用于還原階段)
鎂鉻磚能在真空脫氧工藝中鋼包襯上獲得成功應(yīng)用，主要取決其與熔渣的相容性。在沒有與最佳精煉條件相沖突的情況下，用穩(wěn)妥的方法調(diào)整熔渣化學(xué)成分，使熔渣與鎂鉻磚更加相容，真空脫氧工藝中鋼包襯使用壽命可提高10%以上。
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