β-Si3N4晶粒呈柱状或长条状，可增强材料的强度和韧性；具有低的热膨胀系数，可增强抗热震性；对多数熔渣和金属的弱润湿性，使其具有良好的抗渣及金属的侵蚀性能。将β-Si3N4加入到MgO耐火材料中，使镁质耐火材料的性能得到了改善，根据研究可知，MgO-Si3N4复合耐火材料具有好的抗热震性、抗氧化性和高的机械强度。北京通达耐火技术股份有限公司将MgO-Si3N4复合耐火材料应用于精炼钢包渣线，并探索MgO-Si3N4复合耐火材料的抗渣性能。
    试验主要原料为电熔镁砂（w（MgO）≥98%）和氮化硅粉（w（β-Si3N4）≥96%）。试验采用粗颗粒(3~1 mm)、中颗粒(1~0.088 mm)、细颗粒(≤0.088 mm)的质量比为45∶20∶35的配比，其中细颗粒以电熔镁砂和氮化硅粉相配合。以150 MPa的压力机压成型，制得尺寸为252 mm×180 mm×101 mm/89 mm的制品，经150 ℃热处理后砌筑于LF精炼钢包渣线部位。使用21炉后取残砖分析。
    分析发现，MgO-Si3N4复合碳材料具有良好的抗渣渗透性，反应层薄，约0.5 mm。MgO-Si3N4复合耐火材料主要损毁特征是，由于表层的氮化硅氧化造成反应层疏松，使炉渣易于侵入，并形成浮游颗粒。但是这种溶损不可能长驱直入，由于氧化产物SiO2将阻塞其气孔通道而阻止反应的继续进行。氧化产物SiO气体在距渣层与反应层界面约1 mm处继续氧化成SiO2固体沉淀而形成Si的富集层，生成M2S，使体积膨胀，进一步阻止渣的渗透。
（摘编自《稀有金属材料与工程》2009，增刊2）