提高電爐的爐襯壽命就是提高冶煉的生產(chǎn)率，節(jié)約材料消耗和電能消耗的一個(gè)重要途徑。因而對此提出了多方面的辦法，諸如：采用耐高溫耐侵蝕的耐火材料、采用水冷掛渣爐壁、采用復(fù)合爐襯及電路短網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造等措施，收到明顯的效果。但對電爐爐襯厚度一直存在著厚與薄的爭議，主張爐襯厚的理論是：可以使?fàn)t襯經(jīng)受侵蝕的次數(shù)多，則可使電爐爐襯壽命延長，而主張減薄爐襯厚度的理論依據(jù)是：耐火材料磨損系數(shù)與電極到爐襯距離的平方成反比，在爐殼一定的條件下，減少爐襯厚度可以增大電極到爐襯間的距離，達(dá)到減少耐火材料磨損系數(shù)，延長爐襯壽命的目的。兩方面的理論依據(jù)，僅僅只占一個(gè)側(cè)面上的研究問題，實(shí)際上電爐爐襯壽命不僅考慮到它受侵蝕的速度和弧光掃射而引起的耐火材料磨損速度兩方面，還應(yīng)考慮到耐火材料在熱狀態(tài)條件下所承受的熱應(yīng)力，應(yīng)力分布及生產(chǎn)中的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

電爐爐襯是在受熱和鋼渣侵蝕下以熔融態(tài)和片狀剝落狀態(tài)而損耗的。耐火材料的剝落主要原因是耐火材料在其受熱面被加熱到操作溫度時(shí)要產(chǎn)生熱應(yīng)力。耐火材料所承受的熱應(yīng)力在一定條件下是引起耐火材料的開裂和剝落的，耐火材料受熱主要取決于電爐的電弧在爐內(nèi)的分布及耐火材料升溫速度情況，為此應(yīng)全面地分析影響冶煉電爐爐襯壽命的幾個(gè)因素。

熱應(yīng)力對爐襯壽命的影響，從力學(xué)觀點(diǎn)看，在爐襯，爐頂上任何一點(diǎn)的耐火材料都受到兩種力的作用，一種是重力，一種是熱應(yīng)力作用，重力作用是由于爐襯本身的重量和形狀決定的，而熱應(yīng)力的作用則由于耐火材料的受熱條件，耐火材料的性質(zhì)、形狀、尺寸所決定。從熱工及熱應(yīng)力理論看，電爐爐內(nèi)任何一點(diǎn)耐火材料在熱條件下受到的熱應(yīng)力如圖1所示，σr 、σq、σz為壓應(yīng)力。

根據(jù)J.White提出的理論，在熱應(yīng)力條件下，有三種情況,如圖2所示，圖左邊為磚的縱向溫度分布

圖右邊為相應(yīng)的應(yīng)力引起耐火材料的形變。A所示線形溫度梯度作用下，磚有輕微的變形。當(dāng)然，D所表示的變形是夸張的，這種變形釋放了由于沿著磚長度方向的熱膨脹而引起的應(yīng)力。在該溫度梯度下，磚內(nèi)不存在應(yīng)力。另一方面，B中所示溫度梯度的急劇變化導(dǎo)致了E中的情形，從E中可以看到，梯度大的部分即磚的前部分彎曲變形大，梯度小的部分即磚的 后部分彎曲變形小。這樣產(chǎn)生了一個(gè)平行于磚的長度方向的拉應(yīng)力，該拉應(yīng)力足夠大時(shí)，將產(chǎn)生平行于磚的熱面裂縫，從以上情況看出，在磚的中心部位將產(chǎn)生最大的拉應(yīng)力，所以裂縫將從中心處開始并向外擴(kuò)展�？梢哉J(rèn)為B中所表示的溫度分布是爐襯在電爐熔化末期急劇升溫的情況，E表明爐襯在形成一個(gè)穩(wěn)定的溫度梯度后，裝壓料和補(bǔ)爐時(shí)，爐襯內(nèi)表面迅速冷卻時(shí)的情況，使應(yīng)力釋放時(shí)磚的變形。此時(shí)，磚的兩端試圖發(fā)生相反的彎曲變形，這樣就產(chǎn)生了垂直于熱面的壓應(yīng)力。在磚的邊界拉應(yīng)力上將有一個(gè)最大值，裂縫便從此處開始擴(kuò)展。此外，由于熱面冷卻產(chǎn)生了一個(gè)相反的溫度梯度，這個(gè)由于熱面溫度變化引起的應(yīng)力在冷卻時(shí)比加熱時(shí)要大得多。