90%氧化镁烧成浸渍砖在碱性氧气炼钢炉中的使用情况
底塞砖是用来控制向熔融金属浴中注入氧气的装置，氧气和金属之间的放热反应会产生局部高温。图18是碱性氧气炼钢炉中使用过的一块底塞砖。可以看到，这块砖的热面有一层明显的剥落。
图18 90%氧化镁烧成的浸渍砖在BOF底塞中使用后的效果
图19是这块砖的热面区域的显微结构。显微照片的上部区域是炉渣与耐火材料的直接界面。渗透到单个氧化镁晶体中的渣相是铁素体钙，它在耐火材料的外部区域形成了一层致密层。在致密层后面，有一个黑色区域，这是耐火材料中浸渍碳相被氧化去除后形成的孔隙区。
图19 氧化镁砖的热面区域
在图19中，可以看到一个大的空隙位于耐火材料的左下方。这个空隙是由于耐火材料配方缺陷造成的。如图18所示，在长期受热的情况下，这个缺陷导致了表面剥落。
图20 热面区域的视野
图20显示了耐火材料腐蚀过程的细节。在这里，铁素体钙（亮相）和硅酸钙钙渗透到聚集颗粒中单个氧化镁晶体周围。几个较小的圆形氧化镁晶体处于溶解的最后阶段。尽管硅酸二钙是与氧化镁相容的相，但它仍会溶解氧化镁–这一点从显微照片中可以看出。因此，腐蚀过程可以用以下反应表示：
MgO + 2CaO . SiO2 -> 3CaO . MgO . 2SiO2
在耐火材料表面后面，可以看到一个由细粒（和碳）组成的基质从骨料颗粒中收缩的区域（图21）。这就在耐火材料中形成了空隙，这些空隙最终连成一片，形成了图19中较大的空隙。这些空隙导致耐火材料层在使用过程中剥落（薄层剥落），造成过度磨损。当面对这些证据时，耐火材料的开发人员对这种分离现象感到惊讶，因为他们在实验室的焦化箱实验中从未见过这种现象。最终，人们认为1000℃的焦化箱温度与耐火材料的使用温度（1600℃）相差甚远。
图21 冷面附近的区域视野
在其他案例研究中，对镁铬耐火材料和白云石耐火材料在氩氧脱碳反应器（AOD）中生产不锈钢后的使用情况进行了检测。在这种情况下，在典型的精炼周期内收集炉渣试样，并在使用活动结束后对耐火材料进行检查。
图22 早期AOD炉渣
AOD精炼周期略高于一小时，其中包括一个初始阶段（脱碳周期），硅在金属中被氧化，产生非常粘稠或块状的炉渣。这种早期炉渣的显微照片显示，尖晶石相或(MgO, FeO)·(Cr2O3 . Al2O3 . Fe2O3)团和明亮的金属液滴相互分散在硅酸钙玻璃中（图22）。
图23 早期AOD炉渣的细节
图23显示了高放大倍率下的角状尖晶石晶体和金属液滴。炉渣的块状性质是由于高浓度尖晶石晶体造成的高粘度所致。
早期的AOD熔渣还含有氧化镁晶体的侵蚀块。在图22的左下方区域和使用扫描电子显微镜拍摄的照片（图24）中可以看到这样的碎片。在后一张照片中，硅酸钙玻璃连续体中的尖晶石晶体围绕着照片中心的深灰色氧化镁块。
图24 AOD炉渣中氧化镁的侵蚀质量
AOD精炼周期还包括一个短暂的还原期，在这段时间内向金属中注入氩气以从熔渣中回收铬。实际上，尖晶石相被大幅减少。此循环还采用增加渣中CaO/SiO2的比例来促进铬的回收。
还原渣的显微照片如图25所示。只有少量尖晶石晶体从玻璃中突出，表明还原效率很高。在抛光过程中，炉渣显示出水蚀痕迹，这与镁硅钙石和/或钙铝黄长石的溶解度一致（见表3）。
图25 AOD还原渣
镁铬耐火材料曾经用于早期的AOD衬里。尽管最近的趋势是在这些反应器中使用镁碳耐火材料，但对镁铬耐火材料的检查说明了腐蚀过程的几个原则。
图26是50吨AOD反应器中桶位置的一块耐火材料。
图26 经过AOD处理后的旧镁铬砖
图27显示了镁铬耐火材料的热面区域。铬铁矿颗粒（标有 “Cr”）位于显微照片图的中心，粗菱镁矿骨料颗粒位于该区域的左侧。渣层位于显微照片的顶部。从耐火材料表面的锯齿形可以明显看出，腐蚀过程优先清除了耐火材料的基质，使粗颗粒突出到渣层中。在这种低倍放大镜下，还可以看到铬铁矿颗粒外围似乎被腐蚀了。图28显示了耐火材料热面区域的详细视图（渣层位于视场顶部）。在这里，梅花石或3CaO . MgO . 2SiO2（标有 “m”）和钙镁橄榄石或CaO . MgO . SiO2是炉渣硅酸盐。在CaO/SiO2范围为1.0-1.5的炉渣中，这两种硅酸盐与含MgO的耐火材料接触时预计会形成相容相（见图15）。
图27 渣砖界面
铬铁矿晶粒的腐蚀边缘是次生晶粒，在耐火材料的使用温度下并不存在。这一过程是铬矿石成分（Al2O3、Cr2O3和Fe2O3）在熔渣中溶解，然后在耐火材料最后一次冷却时在铬铁矿晶粒周围优先析出。这些尖晶石并没有在紧邻渣耐火材料界面的铬铁矿晶粒顶部形成，因为在最后一次炼钢加热后进行了快速淬火。图28中还可以看到金属液滴。这些液滴的形成可能部分是由于铬铁矿中的氧化物还原成金属状态。
图28 热面区域细节
腐蚀过程可归纳如下：
（1）熔渣中的氧化镁溶解，熔渣渗入耐火材料内，破坏耐火材料表面后面的直接结合。
（2）铬铁矿在渣相中溶解，氧化物部分化学还原成金属态。
在镁铬耐火材料和其他粘结耐火材料中，熔渣可渗透到耐火材料表面后75毫米或更深处。虽然严重的化学腐蚀通常仅限于耐火材料表面后25毫米以下的深度，但熔渣的存在会因耐火材料的收缩和其他过程而改变耐火材料的物理性质。如果渗入区的热膨胀系数与冷面区的热膨胀系数不同，则渗入区与未渗入区或冷面区之间的界面附近会出现剥落。使用过的耐火材料可能会在该区域出现裂缝，甚至在裂缝明显连接的地方出现更大的空隙。这种现象被称为致密化剥落，可导致厚度约为75毫米的部分剥落损失.
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