耐火材料的使用效果主要取决于耐火材料的质量和使用条件。

多年来，耐火材料工作者一直致力于提高产品质量，基本上从两个方面着手：

(1)改进耐火材料配方，从化学矿物组成的角度上发明或发现新的耐火材料;

(2)加强工艺管理，提高制品的物理和使用性能。通过工艺因素提高制品的密度、抗侵蚀性和热稳定性能，成效有限。可以说，大幅度提高耐火材料使用寿命比较困难。 但是，从改善使用条件，加强耐火材料保护这个方向来 提高耐火材料使用寿命，却收到了显著效果，例如氧气转炉内衬寿命，只靠高质量的耐火材料，一般寿命在几百炉，多者千余炉，可是有了喷补和溅渣护炉相配合，使炉衬寿命提高了几十倍。美国LTV公司的两转炉于1994年就有97%的炉衬寿命达到2万炉。上海宝钢的转炉炉衬寿命也达到1.5万—1.8万炉。

目前，国内采用溅渣护炉技术的转炉寿命最高达到3万炉以上。因此，耐火材料工作者应该与用户密切配合，加强使用中耐火材料的保护。 1 水冷和水冷护板 不同的冷却制度对内衬损毁产生的影响不同。冷却制度可分为结渣层冷却和剃度冷却。结渣层冷却使耐火内衬工作表面的温度降低。耐火材料与侵蚀物的相互作用，相当于固体状态与液体状态产物的平衡，即造成结渣层的条件。由于内衬变冷，不仅熔渣和金属熔体形成结渣层，耐火材料本身的易熔成分也向表面迁移。金属氧化物熔体粘度为0.5-1Pa.s时，失去流动性。根据化学反应类型、熔体成分和气体介质性质，一般在1250—1550ºC的范围内有这样的粘度值。因而结渣层冷却的工作表面应该降到指定的温度范围以下。确定工作表面的另一出发点是使表面温度低于化学反应开始温度。结渣层冷却系统，一般用板式、箱式冷却装置，或管型护渣板，在它们的表面和空格里填满耐火材料薄层。采用汽化或直接用水的冷却系统，对于电弧炉，不仅使渣层厚度增加，而且渣中FeO与C反应生成CO气体慢慢从渣中逸出，使渣保持泡沫状态，从而减少弧光对内衬的熔损，降低耐火材料消耗。

电炉冷却壁板，同时又是炉墙，效果明显。高功率电炉(500-600kW·tˉ1)结渣层冷却炉墙寿命可以达到400炉以上。由于使用期限延长和停工检修时间缩短，炉子生产率提高3%-5%。附加在冷却系统的电能消耗：吨钢增加5%-10%，但耐火材料消耗降低50%-90%。 剃度冷却是耐火材料表面温度仍旧等于炉子空间温度，而“冷”面的温度降低，以致使内衬按厚度的温度剃度增大。内衬温度剃度大的某深度的温度(决定于耐火材料化学侵蚀全过程的温度)比温度剃度小的同样厚度的温度要低些，这样随温度剃度增大，而造成损毁的熔融物渗入深度减少。要用各种方法解决剃度冷却的结构。从耐火材料消耗的观点看，剃度冷却比结渣层方法要低，但冷却的能量消耗要高些。 从冷却剃度的观点，炉窑内衬实行两层：即致密层和隔热层。致密层接近热空间，隔热层放在外面。在这种场合，两层的温度剃度不同：致密层剃度不大，而隔热层剃度较大。由于致密层剃度减小，伴随这个层的损毁加剧，因此认为实行两层形式的内衬，可能不合理。由“热”边向“冷”边连续提高气孔率的内衬应该更合理。用捣打和浇注的方法容易实现这样的内衬。 武钢大型高炉(2516m3)采用全炭砖水冷薄炉底，炉底厚度减半，施工机械化程度高(大90%以上)，修筑工期缩短2/3，寿命长达14年，节约高铝砖近400 m3，证实了一位专家的名言“最耐用、最便宜的炉底耐火材料是碳和水” 2 耐火材料损毁部位的修补 众所周知 ，为了提高氧气转炉内衬的使用寿命，采取了许多措施。如根据个部位损毁特点，采用不同的耐火材料，以达到均衡蚀损。可是效果并不理想，采用喷补方法使内衬寿命成倍增长，同时降低耐火材料消耗。特别是火焰喷补，耐火材料细粉在火焰高温作用下被熔化在炉衬表面上，相当于熔融耐火材料，既抗侵蚀又耐磨。 3 降低侵蚀物的侵蚀性，同时利用侵蚀物保护耐火材料 这是保护耐火材料比较新的方向，已经取得明显成效。渣是耐火材料使用过程中的主要因素。渣与耐火材料接触的时间越长，侵蚀越严重。钢包内衬的损毁与渣层厚度有直接关系。用放渣法使钢包中渣量减少，可使包衬寿命成倍提高。用各种填料(次石墨、烧结的多空粘土、蛭石等材料)覆盖渣曾也可以使渣的侵蚀性减小。在这种场合，渣不是首先与耐火材料内衬起反应，而是与填料材料反应，填料为中和剂。

渣与耐火材料相互作用的动力学阶段，侵蚀性减小的理论前提是渣中形成硅、铝、铁等络合物状，用阳离子减少渣成分中的游离O2-份额。在这种场合形成复杂的阴离子ALXOY2-、SixOy2- 、FexOy2-约束游离氧，减小渣的侵蚀性，发生渣熔体中和。 如氧化铝熔体中有铁橄榄石成分，ALO32-数量明显增加，而游离氧的份额减少。

中和剂的另一作用是对侵蚀物粘度的影响，例如氧化钙-硅酸盐渣中，引入CaO的量>30%,或MgO20%，或Cr2O37%,能使渣的粘度提高到1Рa·s。是溶解的耐火材料减少。于是，氧化钙-硅酸盐渣溶解粘土质耐火材料，原渣的为2.6㎎·㎝-2·s-1，加入20%中和剂，1600°C时为0.2㎎·㎝-2·s-1。 含碳耐火材料与侵蚀物的相互作用和氧化物耐火材料有本质的区别。例如：焦油镁白云制品在氧气转炉中的损毁，耐火材料与侵蚀物相互作用分两个阶段进行：首先从炉渣、金属熔体出来的氧和吹氧直接出来的游离氧渗透到耐火材料中，耐火材料表面层的碳被烧尽，并形成脱碳带。脱碳带被渣浸透，渣进行侵蚀(溶解)白云石和镁砂的过程，侵蚀层被钢液冲刷然而相互作用产物在内衬的某些区域仍以薄层形式存在，阻挡新鲜渣的相互作用。再脱碳带的边界上，耐火材料的碳和氧化物及渣的部分氧化物之间同时进行还原反应，最终形成气体。这些气体阻挠渣的氧化物熔体渗入到耐火材料中，并扩散到更高强度的热层中，金属和SiO2蒸气与氧反应生成的氧化物，由脱碳层边界向热层方向移动形成致密的方镁石带。在这个带中，出现方镁石由于形成致密的方镁石带，促使在转炉渣中喷吹高高分散的方镁石。在这种场合，由于发颗粒长大，相邻颗粒之间形成小桥结构，方镁石、方钙石沿气孔边界结晶。这种致密带结构是氧化物气相结晶化特有的。致密带防止碳化、氧化，促使焦油结合耐火材料稳定性提高。可是仅是在渣中游离氧有一定含量时，形成致密带取决于渣成分，例如氧气转炉渣中游离氧的摩尔分数为0.8时，焦油结合的材料形成致密的氧化物带。

生MgO +C→Mg+ CO反应，Mg蒸气没有留在渣中，而凝结在内衬上，部分原子氧替代吹入分子氧参与氧化镁。由于内衬上凝结MgO，抗侵蚀性提高，损毁层得到填补。早在20世纪60年代，郁国城就曾提出过用白云石造渣，调整炉渣组成，减少炉渣对内衬的侵蚀。美国发明的溅渣护炉技术，就是基于这个原理，吹入合适的方镁石，是渣均匀地喷溅到炉膛内衬上，平衡熔蚀速率，大幅度提高了内衬使用寿命。 4 规定使用温度和气体制度的耐火材料内衬损毁定额 众所周知，提高出钢温度，使炉渣粘度降低，加速了耐火材料的侵蚀;保护炉内温度、压力、气氛稳定，使炉衬蚀损速度稳定;采用精确的激光测厚技术，使内衬喷补时间及喷补区域得到准确控制。 炼钢生产的供养和温度制，其较佳值带有折中性，既取决于经济计算，又要保护耐火材料。可以采取各种方法保持温度不变，例如钢包、转炉等循环作业的热工设备，在装满前要盖好，如果时间更长，用燃烧器加热使内衬温度保持不变。使耐火材料内衬的损毁速度在人为控制之下，以便采用合理的补救措施，提高使用寿命。 5 优化耐火材料内衬结构 合理的结构会提高耐火材料内衬的热振稳定性。一般所说的热震稳定性是指单个制品，往往并不能保证砌体的热震稳定性。保护耐火材料砌体，是用各种办法防止由于机械应力造成的破坏。 当一面热流不变时，按墙壁厚度的线条状温度剃度，减小内衬的拉长热应力有效。通过造成可变气孔率结构的办法来实现线条状温度剃度。 还靠热流方向耐火材料内衬厚度的精减来减小热应力。可是内衬厚度的变化并不能始终保证应力减小，此外还靠热损失增大。如果没有渣作用，比较合理的是用一种材料，按厚度选择合适的外形，有几层构成耐火材料墙壁结构。 可以借助选择材料和砖缝厚度，作到实质性减少砌体应力，可能提高耐火材料的使用寿命。不仅在于改善砌体结构，而且还有单个制品形状和尺寸的合理化。例如使用镁质制品，当一面的温度不变，而对面明显变化时，在制品的热面锯开10㎜深，在使用条件下剥落减少。从应力分布均匀性的观点，六面形状的制品比四面的可取。 在提高耐火材料质量的基础上，要想大幅度地提高耐火材料内衬的使用寿命，必须研究使用条件，根据具体情况，采用合理的保护耐火材料措施。