Участок шлаковой линии сталеразливочного ковша в процессе рафинирования подвергается воздействию высоких температур жидкой стали и химическому разъеданию шлака, что делает его одной из наиболее сильно разрушающихся зон футеровки ковша. Для работы в таких суровых условиях широко используются огнеупорные материалы на основе MgO-Cr₂O₃, в частности, периклазо-хромитовые кирпичи прямой и повторной связью, благодаря их превосходным высокотемпературным характеристикам и стойкости к шлаку.

Периклазохромитовый кирпич прямой связью изготавливается из высокочистого магнезита и хромитового концентрата, которые совместно измельчаются и обжигаются при температуре свыше 1700°C. Его микроструктура характеризуется прямой связью между периклазом и шпинельной фазой с низким содержанием силикатной фазы, что обеспечивает отличную стойкость к шлаковой коррозии, высокую прочность при высоких температурах и хорошую термостойкость. Кирпич повторной связью, производимый из электроплавленного периклазо-хромитового сырья, формируется под высоким давлением и обжигается при температуре около 1800°C. Он имеет более высокую степень прямой связи, более плотную структуру, низкую кажущуюся пористость и высокую объемную плотность, что делает его превосходящим по прочности при высоких температурах и стойкости к шлаковой коррозии, хотя его термостойкость несколько ниже.

На участке шлаковой линии рафинировочного ковша огнеупорные материалы на основе MgO-Cr₂O₃ подвергаются трем основным видам разрушения: химическому воздействию шлака, особенно при работе с шлаками с высоким отношением CaO/SiO₂ (более 2) и высоким содержанием Fe₂O₃, когда температура эвтектики значительно понижается, что резко ухудшает стойкость материала; проникновению шлака внутрь кирпича, приводящему к структурному отслаиванию; и механической эрозии, вызываемой потоком высокотемпературной жидкой стали и шлака.

Способность материала противостоять этим разрушающим факторам в значительной степени зависит от характеристик вторичных шпинелей в теле кирпича, включая их количество, размер кристаллов и равномерность распределения. Исследования показывают, что оптимизация состава сырья, такая как увеличение доли хромитовой руды в кирпичах прямой связью или контроль общего количества R₂O₃ и регулирование соотношения Al₂O₃ к Fe₂O₃ в электроплавленном сырье для кирпичей повторной связью; увеличение удельной поверхности площади тонкого порошка до 5-6 м²/г; и использование технологии сверхвысокотемпературного обжига (например, повышение температуры обжига кирпичей прямой связью до 1800°C) могут эффективно способствовать образованию и росту вторичной шпинели.

Когда объемная доля вторичной шпинели в кирпичах прямой связью достигает приблизительно 6%, а в кирпичах повторной связью - около 8%, материал демонстрирует максимальную прочность на изгиб при высоких температурах, что напрямую определяет его стойкость к эрозионному воздействию жидкой стали и шлака. Одновременно, значительное количество дисперсно распределенной вторичной шпинели эффективно препятствует проникновению и химическому взаимодействию со шлаком, существенно повышая шлакостойкость. Кроме того, оптимизация удельной поверхности тонкого порошка на уровне 5 м²/г способствует значительному улучшению термической стабильности периклазо-хромитовых кирпичей повторной связью. Таким образом, регулирование параметров вторичной шпинели посредством технологических процессов является ключевым фактором при производстве высокоэффективных кирпичей для шлаковой линии.

В истории развития материалов также предпринимались попытки использования периклазо-шпинельных кирпичей (MgO-MgO·Al₂O₃) с лучшей термической стабильностью, но из-за более высокой растворимости алюмошпинельной фазы в силикатных расплавах по сравнению с хромитовой шпинелью их стойкость к шлаку оказалась недостаточной. Литые периклазо-хромитовые кирпичи, хотя и обладают чрезвычайно высокой плотностью и прочностью при высоких температурах, из-за плохой термической стабильности и высокой стоимости были в значительной степени заменены высококачественными периклазо-хромитовыми кирпичами повторной связью с лучшими комплексными характеристиками.

В заключение, периклазо-хромитовые кирпичи прямой и повторной (включая полу-повторную) связью, благодаря своим превосходным и регулируемым высокотемпературным механическим свойствам, стойкости к шлаку и эрозии, на протяжении десятилетий оставались надежным и основным выбором для шлаковой линии рафинировочных сталеразливочных ковшей. Продолжающаяся оптимизация сырья и технологий производства, точное регулирование микроструктуры, особенно характеристик вторичной шпинели, позволяет этим материалам и далее удовлетворять растущие требования современной технологии рафинирования стали к огнеупорным материалам.