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眾所周知，在鋼精煉過(guò)程中，耐火材料與鋼液長(zhǎng)時(shí)間直接接觸，運(yùn)動(dòng)的鋼液對(duì)耐火材料的侵蝕作用較大，嚴(yán)重降低其使用壽命。尚德禮等研究表明，在煉鋼過(guò)程中，如果鋼包及中間包內(nèi)襯采用硅酸鋁質(zhì)耐火材料，鋼包吹氬將加劇鋼液與耐火材料之間的反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物以及被侵蝕的耐火材料進(jìn)入鋼液，使鋼水中夾雜物含量增高。

Huang等通過(guò)數(shù)學(xué)框架分析法確定和建立邊界條件參數(shù)與吹氣參數(shù)的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵區(qū)域的局部大渦模擬，明確底吹氬鋼包的卷渣機(jī)制，揭示卷渣后渣滴運(yùn)動(dòng)及分布的重要影響因素，建立了關(guān)聯(lián)耐火材料蝕損的渣滴運(yùn)動(dòng)及分布的吹氣參數(shù)預(yù)測(cè)方法，并探明了底吹氬鋼包的卷渣機(jī)制，隨著氣液股和渣眼的形成，渣鋼邊界一大塊熔渣將被拉向下部鋼液中，達(dá)到一定臨界條件后，渣滴將在渣塊的近鋼液末端形成，最終卷入到鋼液中;隨著吹氬流量的增加，渣滴尺寸的分布范圍漸變寬廣，且大于2mm渣滴數(shù)量的占比增大，這很可能會(huì)加大耐火材料沖蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，Huang等開(kāi)展了鋁鎂質(zhì)耐火材料與不同合金鋼之間的動(dòng)態(tài)作用試驗(yàn)研究，如圖1所示，研究發(fā)現(xiàn)耐火材料首先與鋼液反應(yīng)生成液相界面層，然后該層在運(yùn)動(dòng)的鋼液條件下會(huì)和鋼液發(fā)生乳化卷混，鋼液進(jìn)而再與耐火材料新界面發(fā)生反應(yīng)，這一過(guò)程循環(huán)往復(fù)導(dǎo)致耐火材料不斷蝕損，增加鋼中夾雜物。但高熔點(diǎn)界面層的形成會(huì)阻礙這一過(guò)程而抑制耐火材料蝕損，如圖2所示。同時(shí)，Huang等在計(jì)算鋼液與反應(yīng)液相層之間的臨界乳化速度時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同化學(xué)組成的鋼液與耐火材料的反應(yīng)產(chǎn)物有差異，反應(yīng)層的高溫粘度是關(guān)鍵因素，其中，修正毛細(xì)管數(shù)(Ca*)可用于耐火材料反應(yīng)界面層與鋼液乳化臨界條件的判定;并采用因次分析法建立了乳化液滴尺寸經(jīng)驗(yàn)公式。

目前，電磁場(chǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)鋼、有色金屬及合金材料冶煉過(guò)程，嚴(yán)重影響耐火材料高溫服役行為及鋼的質(zhì)量。一方面，外場(chǎng)影響熔渣離子結(jié)構(gòu)、電潤(rùn)濕性和粘度等;另一方面，熔體運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇耐火材料的蝕損。Zou等研究表明，高溫交變電磁場(chǎng)條件下，磁場(chǎng)增強(qiáng)熔渣運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)，加劇了界面對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程，不僅加速了耐火材料組分向熔猹中的溶解，而且使熔渣向耐火材料深入滲透和侵蝕，耐火材料蝕損明顯加重。

作者課題組通過(guò)引入靜磁場(chǎng)表明：熔渣特性改變結(jié)合電磁阻尼，可顯著抑制耐火材料的渣蝕滲透。因此，不同電磁場(chǎng)條件下耐火材料與鋼液的作用機(jī)制有待探索。再者，通過(guò)數(shù)理模擬研究表明，熔鋼的溫度變化以及劇烈運(yùn)動(dòng)很有可能會(huì)產(chǎn)生自源磁場(chǎng)，將改變耐火材料與鋼液界面行為，影響鋼液中雜質(zhì)的分布及去除。