转炉内衬的工作层全部砌筑镁炭砖。镁炭砖中含有相当数量的石墨碳,它与熔渣的沮湿性较差,阻碍着熔渣向砖体内的渗透,所以镁炭砖的使用寿命长。
镁炭砖的蚀损机理如下:
据对镁炭砖残砖的观察,其工作表面比较光滑,但存在着明显的三层结构。工作表面有1~3mm很薄的熔渣渗透层,也称反应层;与反应层相邻的是脱碳层,厚度为0.2~2mm,也称变质层;与变质层相邻的是原砖层。其各层化学成分与岩相组织各异。
镁炭砖工作表面的碳首先受到氧化性熔渣TFe等氧化物、供入的O2、炉气中CO2等氧化性气氛的氧化作用,以及高温下MgO的还原作用,使镁炭砖工作表面形成脱碳层。其反应式如下:
FeO+C→CO↑+Fe
CO2↑+C→2CO↑
MgO+C→Mg+CO↑
砖体的工作表面由于碳的氧化脱除,砖体组织结构松动脆化,在炉液的流动冲刷下流失而被蚀损;同时,由于碳的脱除所形成的孔隙,或者镁砂颗粒产生微细裂纹,熔渣从孔隙和裂纹的缝隙渗入,并与MgO反应生成低熔点CMS(CaO•MgO•SiO2)、C3MS2(3CaO•MgO•2SiO2)、CaO•Fe2O3、FeO及MgO•Fe2O3固溶体等矿物。起初这些液相矿物比较黏稠,暂时留在方镁石晶粒的表面,或砖体毛细管的入口处。随着反应的继续进行,低熔点化合物不断地增多,液态胶结相黏度逐渐降低,直至不能粘结方镁石晶粒和晶粒聚合体时,引起方镁石晶粒的消融和镁砂颗粒的解体。因而方镁石晶粒分离浮游而进入熔渣,砖体熔损也逐渐变大。熔渣渗透层(也称变质层)流失后,脱碳层继而又成为熔渣渗透层,在原砖层又形成了新的脱碳层。基于上述的共同作用砖体被熔损。镁炭砖通过氧化—脱碳•冲蚀,最终镁砂颗粒漂移流失于熔渣之中,镁炭砖就是这样被蚕食损坏的。由此可见,要提高镁炭砖的使用寿命,关键是提高砖制品的抗氧化性能。