從氧氣轉爐誕生之日起，轉爐爐襯的耐火材料及其壽命，就是工程技術人員研究的重要課題之一。最初的爐襯壽命只有一百多次，甚至幾十次，是妨礙氧氣轉爐煉鋼技術發(fā)展的主要障礙。經過幾十年的開發(fā)研究，現在的爐襯壽命已經達到了成千上萬次，爐襯耐火材料的單位消耗降到了2～0．38kg／t鋼，應該說已經達到了一種技術水平高、應用效果穩(wěn)定的狀態(tài)。這主要受益于耐火材料新品種的開發(fā)，冶煉技術、造渣技術的進步，煉鋼過程的穩(wěn)定操作，濺渣護爐技術等。 

第一：爐襯耐火材料損毀機理     

爐襯耐火材料的損毀機理與耐火材料的化學成分、礦物結構，煉鋼工藝過程等一些十分復雜的因素有密切關系，因此要在理論上完全說清楚幾乎是不可能的。幾十年來，人們對煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學反應做過大量的研究，但是現在所能作出的結論，也還只是宏觀的或是經驗性的。歸納起來爐襯損毀的原因大致分成四類： ①機械沖擊和磨損； ②耐火材料高溫溶解； ③高溫溶液滲透； ④高溫下氣相揮發(fā)； 

其中以②，③兩項被認為是最基本的損毀原因，所做的研究工作也最多。 轉爐渣的成分主要為CaO，SiO2，FeO等，當爐渣堿度偏低時，對以CaO，MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴重，爐襯壽命降低；相反，當爐渣堿度較高時，對爐襯的侵蝕則較輕微，爐襯壽命也相對有所提高。這導致煉鋼工藝中造渣技術的變革，采用輕燒白云石造渣，結果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時，或者熔池溫度升高到l700℃以上，溶液的粘度會急驟下降，爐襯的損毀速度加快，壽命大幅度降低。所以轉爐鋼水溫度偏高，會使爐襯壽命相應降低。 

溶液滲入耐火材料內部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性，在轉爐操作的溫度急變下，出現裂紋、剝落和結構疏松，嚴格地說這個損毀過程要比溶解損毀過程嚴重得多。 

因此，要降低溶液對耐火材料的滲透，措施有：a.應降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑；b.在耐火材料中加入與溶液不易潤濕的材料，如石墨、碳素等；c.嚴格控制溶液的粘度，即控制冶煉強度、控制出鋼溫度等。 

由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗，可得出鎂碳磚的渣浸蝕過程為：石墨氧化→方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕→反應生成的低熔物被熔失。 

在含碳爐襯的耐火材料中，隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會有提高，但不是碳含量越高越好，因為碳含量越高，氧化失碳后爐襯耐火材料的結構越疏松，使用效果會變差。 

通過從大量的抗渣試驗研究和轉爐實際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗侵蝕性的認識： 

(1)鐵水成分對爐襯耐火材料壽命有顯著影響，特別是硅、磷、硫的含量。 

(2)轉爐終點溫度過高將導致爐襯壽命降低，特別是當終點溫度在1700℃以上，每提高10℃，爐襯耐火材料的侵蝕速率都會有顯著增加。     

(3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對堿性耐火材料的侵蝕。    

(4)提高渣中MgO含量，可以降低爐渣對爐襯耐火材料的侵蝕。

(5)提高渣中FeO含量會導致爐襯耐火材料侵蝕加劇。 

(6)轉爐吹煉初期，渣堿度比較低，對爐襯侵蝕嚴重，應采用白云石造渣，使渣中MgO含量接近飽和狀態(tài)。 

(7)螢石對爐襯也有侵蝕，因此應盡量降低螢石的加入量。 

(8)白云石、鎂白云石耐火材料中，MgO的抗渣侵蝕性要優(yōu)于CaO，但是有CaO存在可以提高耐火材料的高溫熱塑性和抗渣滲透性。 

(9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度，如鎂白云石砂要求雜質總量SiO2+A12O3+FeO小于3％；其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。  

第二：轉爐爐襯結構  

轉爐耐火材料爐襯結構可以分成爐底、熔池、爐壁、爐帽、渣線、耳軸、爐口、出鋼口、底吹供氣磚幾部分。     

1．永久層

永久層是從安全角度考慮設置的，很少出現損壞現象，在砌筑新的爐襯時，這一層是不需要拆除的。永久層厚度一般為230mm左右，用燒結鎂磚砌筑，需要指出的是，砌筑時應使用有較好粘接性的鎂質火泥；砌筑后永久層有非常好的整體性，在以后反復拆除工作層時，永久層會保持較為完整。

2．綜合砌爐 

在拆除使用后的爐襯時發(fā)現，損壞是由個別侵蝕嚴重的部位不能使用造成的，而其余相當多的部位雖然仍可以使用，可是為了砌筑新的爐襯而不得不廢棄。這就使人們提出一個綜合砌爐、均衡爐襯的概念。針對爐襯不同部位的侵蝕狀態(tài)選擇不同質量的爐襯磚。 

渣線、耳軸區(qū)是轉爐爐襯中使用條件最苛刻的部位，受到鋼液、爐渣的沖刷、侵蝕以及爐內氣體的沖刷作用，要求使用抗侵蝕性最好的磚砌筑。

爐帽區(qū)主要受爐內氣體的沖刷作用，以及吹煉時爐渣的噴濺作用，這部分襯磚的主要問題是剝落和掉磚。爐帽區(qū)的襯磚大都處于一種懸臂狀態(tài)，加之爐體的經常搖動，反復的加料、出鋼時的機械碰撞等原因造成了掉磚現象。解決掉磚的方法有幾種：①將這部分襯磚的外面包裝鐵皮，高溫下鐵皮熔結在一起，使爐帽區(qū)的襯磚整體性更好；②在鐵皮的外側焊接絞鏈并將絞鏈同爐殼連接在一起；③在砌筑爐帽區(qū)襯磚時，背部使用以樹脂為結合劑的粘接泥料，使爐襯有更好的整體性。 

爐壁區(qū)的襯磚，特別是裝料側的爐襯磚，受到鋼水、爐渣的沖刷作用，要求具有較高的高溫強度。 熔池和爐底的襯磚主要受到鋼液的侵蝕，應具有很好的抗侵蝕性。 

爐襯磚的長度為500～800mm，個別部位的磚長度在lm以上，這種磚有很大的生產難度，一般要用高噸位真空壓磚機成型。 

轉爐爐襯磚都采用干砌法，不希望砌得過分緊密，甚至還在磚縫中夾一些紙板。目前的襯磚大多是鎂碳磚，或者泥砌一些含碳的鎂白云石磚。這些磚在高溫下均有不同程度的膨脹，砌筑過分緊密會因為膨脹產生剪切應力，容易造成襯磚斷裂，破壞爐襯的整體性。 

綜合砌爐，應根據不同廠家的具體情況，選擇3～6個不同檔次的磚種，分別砌筑在渣線、耳軸、爐壁、熔池等部位，以求獲得最好的經濟效益。 

3．底吹供氣磚  

在轉爐爐襯中底吹供氣磚是一個具有特殊地位的磚種。在頂底復合吹煉中，底吹Ar，CO2，N2   就是通過這塊磚吹入爐內的，嚴格地講，底吹供氣磚已經脫離了原有耐火磚的概念，而具有一定的功能特征。因此，一般定義這類耐火材料為功能性耐火材料。 

最初的底吹供氣磚是單管式或狹縫式的，由于難于滿足頂底復合吹煉工藝的要求，現在都已棄用，而改用技術更先進的直通孔式供氣磚。

直通孔式供氣磚是由不銹鋼管埋設在鎂碳質耐火材料中構成的，不銹鋼管焊接在均壓氣室上。不銹鋼管內經1～2mm，外徑2.0～2.5mm，一支供氣磚需要埋設幾十根不銹鋼管。 

直通孔式供氣磚生產技術難度較大，以高純電熔鎂砂、高純石墨、酚酣樹脂結合劑為原料，添加高效抗氧化劑，用等靜壓機成型。 

 通過供氣磚向爐內吹入CO2、N2、Ar，在鋼水中形成大量氣泡、攪動鋼水，使供氣磚及其周邊的爐底襯磚受到嚴重沖刷和侵蝕。盡管采用的是優(yōu)質鎂碳質耐火材料，但還是難以達到與整個爐襯同步損毀的目的。因此，如果爐襯壽命在幾千上萬次時，中途則要更換供氣磚。 

技術水平要求高的供氣磚則裝有預警裝置，當損耗達到一定程度后，會發(fā)出警報，提醒更換供氣磚。更換供氣磚是連同一小塊爐底襯磚一起更換。在轉爐鋼殼外裝置成一小塊活動爐底，更換時拆下爐底，將損壞的供氣磚連同周邊的爐襯磚一起取下來，再將預先砌好的帶有供氣磚的小爐底裝上去。接縫處壓入鎂碳質壓人料，更換即完成，更換約需7～8h。一個新的爐襯當使用到l000～1200爐時，則需要更換供氣磚了，新更換的供氣磚可以使用500～700次：

4．出鋼口 

在轉爐爐襯中，出鋼口磚是另一個具有特殊意義的磚種。大型轉爐出鋼口由于通鋼量大，受到鋼液的沖刷，使用條件十分苛刻，一般壽命都比較短，遠遠不能與爐襯同步使用，只有100 次左右。所以要經常更換出鋼口磚，每換一次約需2～4h。出鋼口磚從樣式上分，可以分成整體式和分段組裝式；從材質上分，可以分成鎂碳質和燒成鎂質。目前認為鎂碳質整體出鋼口使用效果比較好，壽命長，更換方便。這種磚是以高純原料等靜壓機成型的。