基礎氧氣轉爐的襯里壽命、可靠性和成本對于利用基礎氧氣工藝進行鋼鐵生產的熔煉車間的順利運作至關重要。 襯里壽命越長，轉爐的利用率就越高，從而提高其生產率。

實現基本氧氣轉爐更高的爐襯壽命的三個重要因素是：（1）轉爐中耐火材料的質量及其鋪設方式；（2）遵循的操作規范；（3）監測爐襯磨損和維護耐火材料的做法。改進的耐火材料的開發，結合改進的工藝控制和更好的維護工作，可以提高基本氧氣轉爐的襯里壽命。

圖1 影響基礎氧氣轉爐內襯壽命的因素

如今，由于氧化鎂-碳（MgO-C）耐火材料的性能優于其他類型的轉爐內襯材料，所以基本的氧氣轉爐無一例外地采用了氧化鎂-碳耐火材料的內襯。然而，在轉爐的不同區域使用不同質量的氧化鎂-碳耐火材料，是一種分區的耐火材料襯里做法。

氧氣轉爐中耐火材料的磨損原因有的是化學原因，有的是物理原因。轉爐爐襯磨損的化學原因主要是由于氣態物質（氧化性氣體、還原性氣體和水蒸氣）、液態物質（爐渣、熱金屬和液態鋼熔體）和固態物質（熔劑和碳分解）。 導致轉爐襯里磨損的物理原因是溫度過高（散熱不良和熱點），靜態機械應力（剝落和膨脹），以及動態機械應力（磨損、沖擊和振動）?；拘脱鯕廪D爐耐火材料襯里的關鍵磨損機制可歸納為以下幾點。

• 轉爐內液態金屬和液態爐渣的最高溫度

• 高溫材料在轉爐中的停留時間

• 熔體的氧化狀態（腐蝕引起的磨損）

• 爐渣的化學成分（因腐蝕而產生的磨損）

• 吹氧過程中氧氣射流的沖擊和穿透力

• 在吹氧和轉爐傾斜過程中，由于熔渣和金屬對耐火材料的侵蝕。

• 耐火材料的磨損（由于灰塵和氣體的產生）

• 轉爐裝料過程中廢鋼和熱金屬的影響

• 熱循環

• 清洗設備造成的機械損傷

耐火材料的腐蝕是由于化學侵蝕而發生的，而侵蝕包括化學侵蝕（侵蝕）和耐火材料的機械磨損。侵蝕經常來自于轉爐中產生的湍流或機械侵蝕（例如，將廢料送入轉爐）。強化侵蝕往往發生在金屬/爐渣和爐渣/大氣界面的爐襯中。這種類型的侵蝕被稱為 "渣線侵蝕"。

耐火材料的質量

決定MgO-C耐火材料質量的重要參數如下。

• 氧化鎂--制造氧化鎂--C磚的主要原料是Periclase礦物或燒結的海水氧化鎂。重要的特性是其純度、燒結或熔融等級或組合、密度、晶體大小、晶粒結構和晶粒大小分布。

• 碳--碳的相關屬性是純度、粒度分布（片狀石墨）、晶粒結構（片狀石墨）、炭黑的數量和片狀石墨的數量。

• 粘接劑 - 重要的參數是樹脂的數量和類型、玻璃碳、瀝青（石墨碳）的數量和類型，以及再浸漬。

• 金屬添加物 - 金屬添加物（抗氧化劑）有鋁、硅、鋁鎂等?？梢越Y合使用幾種金屬添加劑。重要的參數是金屬添加物的數量、粒度和類型。

• 磚的物理特性 - 重要的特性是密度、孔隙率、熱和冷強度。

• 加固 - 加固是用纖維完成的。纖維的種類和數量是重要的因素。

制磚機的類型和大?。o論是摩擦式還是液壓式）影響著磚的性能。

菱鎂礦的氧化鎂含量至少要達到99%。顆粒中形成的礦物質也很重要。整體SiO2應盡可能低（低于0.3%）。高硼（B）含量也非常關鍵，會破壞晶粒的熱強度。

晶粒密度通常在3.2到3.5g/cc以上的范圍內變化。低晶粒密度意味著高孔隙率，使晶粒容易被熔渣滲透。

大的晶粒尺寸一般被認為是超過140微米的尺寸。熔融氧化鎂晶?？梢猿^1000微米。大晶粒通常優于小晶粒，這是因為減少了間隙孔隙率，從而減少了熔渣滲入晶界的機會，并且在高溫使用過程中，降低了氧化鎂被磚中的C還原的敏感性。還原過程破壞了磚中的C和晶粒中的MgO，產生金屬鎂蒸汽和CO氣體。

磚是用粘結劑結焦后剩余的細小的C的殘余物進行碳結合。這就是將磚塊固定在一起的原因。石墨對煉鋼爐渣是不濕潤的，可以防止爐渣滲入磚內，從而使鎂質顆粒溶解。石墨還具有很好的導熱性，可以將熱量從磚的表面轉移出去，從而減少侵蝕性反應的動力學。在化學上，所有的石墨都是純碳，但都含有一些灰分（石墨礦床中的粘土礦物）。不純的石墨會在磚中加入硅和氧化鋁等雜質，這只會產生負面的影響。通常使用片狀石墨，因為它比無定形石墨具有更高的抗氧化性和更高的導熱性。一般來說，石墨的使用量從5%到25%不等。在其他條件相同的情況下，石墨含量越高，磚的抗渣性和導熱性就越高。

添加到Mag-C磚中的金屬粉末可以作為氧氣的清除劑，延遲石墨和C-鍵的氧化。這些粉末通過在磚中形成復雜的金屬-硫化物-氧化物鍵，明顯提高熱強度。

在基本氧氣轉換器的不同區域的耐火材料受到不同條件的影響，由于它們的磨損率不同。因此，在轉爐的不同區域需要不同質量的耐火材料，以獲得統一的磨損率。這種類型的爐襯被稱為平衡爐襯或分區爐襯。在分區襯里模式中，具有較小磨損的襯里部分被分配到較低質量或較小厚度的耐火材料。同樣，具有較高耐磨性和通常較高成本的耐火材料被分配到轉爐襯的那些具有較高磨損模式的部分，以便使這些嚴重磨損區域的壽命更長。

操作方法

良好的控制爐渣發展、氧氣流量和噴槍做法、使用底部攪拌和有限使用再吹做法是影響基本氧氣轉爐襯里壽命的操作方法的關鍵特征。了解工藝化學、吹煉動力學和轉爐襯板磨損之間的相互作用，可以實現高效煉鋼和延長轉爐襯板的使用壽命。

對堿性氧氣轉爐耐火材料磨損率有最大影響的最重要因素是吹煉結束時的高水浴溫度和爐渣中的高氧化鐵含量。此外，轉爐在吹煉結束后等待出鋼的時間過長，對耐火材料的襯里也有很大的不利影響。其他對堿性氧氣轉爐耐火材料有負面影響的因素包括：（i）熱金屬的硅含量高，（ii）熱金屬的錳含量高，（iii）重吹頻率高，（iv）反應性差，石灰添加質量低。(v) 石灰添加量不足，特別是在噴吹初期；(vi) 由于煅燒白云石或煅燒菱鎂礦等氧化鎂添加劑的添加量低，在噴吹的不同時期，轉爐渣未被氧化鎂飽和；(vii) 爐渣堿度低。

影響轉爐襯里壽命的重要因素還有：（i）熱金屬中的鈦含量和爐渣中的氧化鈦含量；（ii）轉爐槽中有液體物質的時間；（iii）鐵礦石的高添加量；以及（iv）轉爐口的清潔頻率。

對堿性氧氣轉爐爐襯磨損率有積極影響的最重要因素包括：（i）高頻率的濺渣，（ii）高頻率的涂渣，（iii）適當添加煅燒白云石和/或煅燒菱鎂礦，（iv）經常采取底部養護措施，如補磚，以及（v）經常采取修復措施，如對磨損區域進行炮擊等。

飽含石灰的爐渣不僅對煉鋼很重要，而且對防止轉爐內襯的過度磨損也很重要。在吹煉前和吹煉過程中添加石灰是為了確保在吹煉過程結束時有一個略帶石灰的超飽和爐渣。

不同熱金屬硅含量的爐渣發展路徑顯示，從高含鐵量的初始爐渣開始，由于硅氧化和石灰溶解的增加，爐渣中的SiO2和CaO含量上升。最初的熱金屬硅含量越高，在吹煉過程的早期SiO2含量也越高。在吹煉結束時，爐渣需要有輕微的石灰過飽和度，以避免耐火材料過度磨損。為了實現這一目標，必須有一個石灰添加率，以適應熱金屬中的硅含量和目標爐渣的FeO含量。

由于基本的氧氣轉爐有一個氧化鎂-C的襯里，為了盡量減少襯里的磨損，爐渣應該是氧化鈣和氧化鎂飽和的。MgO在爐渣中的溶解度取決于其堿性、溫度和FeO含量。當礦渣的堿性和FeO含量低且溫度高時，MgO在礦渣中的溶解度就高。因此，氧化鎂的溶解度隨著SiO2含量的增加而增加。低堿度的礦渣，相當于礦渣中的低FeO含量，具有最高的MgO溶解度，因此，當礦渣堿度仍然較低時，菱鎂礦襯里在吹煉初期受到的攻擊最嚴重。氧化鎂的溶解度隨著堿度和FeO的增加而降低。

在飽和線以上，所有的氧化鎂都不能保持液態，因此在氧化鎂飽和的情況下，礦渣堿度的進一步提高會導致氧化鎂的沉淀，并增加礦渣的粘度，其結果是轉爐底部和爐壁上出現堆積。這些堆積物延長了爐襯的壽命。

爐襯壽命受整個吹煉過程中的爐渣分析的影響。在FeO-SiO2邊界系統中，有一種化合物fayalith（2FeO.SiO2），其熔點很低，為1,205攝氏度。這個區域加上在這部分噴吹的低堿度下存在的高氧化鎂溶解度，對襯里的壽命有非常不利的影響。因此，為了盡早提高爐渣的堿度，添加的石灰快速溶解是非常重要的。

使用軟燒石灰和在噴吹開始時對金屬槽有足夠大的噴槍高度（這樣可以促進鐵的氧化，從而促進石灰的溶解），對實現這一目標是有利的。此外，為了促進石灰的早期溶解，石灰的添加應在吹煉開始后的三到四分鐘內完成。

石灰不是純的CaO。它含有SiO2和Al2O3等雜質，必須在添加量的計算中予以補償。此外，它的冶金效率還受到顆粒大小和反應性（或燃燒程度）的影響。正常的顆粒尺寸是8毫米到40毫米（有些人喜歡10毫米到50毫米），因為低于6毫米的顆粒會和廢氣一起從轉爐中被提取出來；在某些情況下高達30％。如果發生這種情況，所產生的礦渣可能是不飽和的，會造成轉爐襯里的額外磨損。

粒徑范圍大的石灰在裝入儲料倉時也會發生分離，這樣，粗顆粒的材料就會流向錐形裝料堆的外側，而細顆粒的材料則留在內部區域。因此，當從料倉中裝入石灰時，石灰的質量通常是不穩定的，這對鋼的化學成分、溫度控制和轉爐襯里的壽命都有不利影響。

為了最終調整溫度或分析，往往需要重新吹灰，但代價是鐵的氧化程度增加，從而使耐火材料的磨損加劇。例如，不到一分鐘的重新吹掃會使溫度提高20攝氏度，但也會使爐渣的鐵氧化物增加5%。雖然理論上在復吹過程中要加入石灰，以使其保持在飽和線上（作為FeO增加的結果），但在大多數情況下沒有這樣做，特別是在需要復吹來提高溫度的情況下，因為鐵氧化造成的溫度增加在很大程度上被石灰溶解的熱量所補償。雖然由于冶金的原因，氧化鐵含量和溫度相當高的低飽和爐渣是可以接受的，但它們對爐襯的壽命極為不利，而且在吹煉結束和出鋼之間，鋼液在轉爐中停留的時間越長，損害就越大。

要實現吹煉行為的一致性和可控性，以及吹煉結束后結果的低變化率，另一個重要因素是吹煉過程中充分的熔池運動。在主要的脫碳期，由于CO的形成，有良好的熔池運動。隨著C含量下降到0.30%以下，CO氣體的形成減少，浴槽的移動量也大大減少了。在這一階段的吹煉中，要通過降低吹煉氧氣噴槍來完成熔池移動的任務。雖然由噴槍引起的攪拌效果比CO形成時要小得多，但它能確保浴槽的攪拌保持到吹氣結束。這是引入惰性氣體的底部攪拌的一個原因。盡管通過塞子吹過轉爐底部的氣體量（通常在0.01到0.05N cum/t/min的范圍內）與頂部吹出的氧氣相比很小，但其攪拌效果有多種好處，可以確保爐渣和熔池處于更高的平衡狀態，并在轉爐爐渣中產生更低和更可控的FeO水平，這對轉爐襯里的壽命是有利的。

為冷卻轉爐熔池而加入的鐵礦石塊，由于氧化鐵含量的增加，也會對襯里壽命產生影響。應避免添加過多的礦石，因為礦石帶來的額外氧氣量會導致無法控制的吹氣行為。礦石添加最好在主要脫碳期完成，否則可能沒有足夠的碳來減少熔化的礦石。如果礦石總是通過加料槽加到轉爐的同一側，那么在耳軸區域局部形成的富含FeO的礦渣會造成局部的襯板磨損。由于這個原因，有必要改變轉爐的礦石添加側。

襯板磨損監測和襯板維護

襯板磨損的監測是通過激光技術測量襯板的厚度來完成的。這種技術利用激光束來測量襯板的厚度。為此，可以使用特殊的激光測量機。建議每天測量一次襯里厚度，以了解轉爐運行期間的襯里情況。當襯里厚度減少到一定程度時，就可以開始實施襯里維護技術。

為了提高轉爐襯里的壽命，采用了一些襯里維護方法。以下是這些做法。

爐渣涂層 - 爐渣涂層基本上是一種搖動轉爐以形成爐渣工作襯里的技術。這是一門藝術，需要在轉爐運行期間給予相當的關注。爐渣涂布實踐成功所需的行動有：（i）選擇正確的爐渣類型，（ii）在正確和適當的添加量后進行爐渣調節，（iii）正確搖動轉爐，（iv）必要時處理爐渣，以及（v）在最佳時機進行涂布。這些項目都要精心計劃并正確執行，以實現正確的爐渣涂布。成功涂渣的關鍵是遵循既定規則。爐渣涂層大約需要1-2分鐘。

濺渣 - 濺渣技術是一個相對較新的發展，對轉爐襯里壽命的提高做出了重大貢獻。顧名思義，濺渣是利用煉鋼過程中的殘渣，經過調節和冷卻以提高其耐火度，從而在耐火材料表面形成一層涂層，在隨后的噴吹中作為耐磨襯。粘稠的液態爐渣通過高壓氮氣吹入轉爐上部（錐體），粘在轉爐工作襯里上。濺渣技術需要在前一次加熱結束后和下一次加熱開始前占用轉爐幾分鐘的時間。濺渣技術已被開發出來，以對抗侵蝕，并在轉爐中產生一個凍結的襯里。在隨后的加熱過程中，濺出的爐渣可作為工作襯里。它已成為增加轉爐襯里壽命的有力工具。它需要使用氧槍向殘渣吹氮氣。已知的兩種濺渣方法是：i）轉爐內無鋼水，轉爐內有所有的渣；ii）轉爐內有鋼水和渣。第二種方法主要用于涂抹轉爐的耳軸和上部部分。兩種技術的噴吹做法是不同的。濺渣需要2-3分鐘，在轉爐垂直狀態下進行。氮氣流量是根據噴槍的高度來控制的，通常是自動化的。

噴射 - 這種技術有助于延長襯里的壽命。它包括以氧化鎂為基礎的炮擊耐火材料，通常是在遇到嚴重磨損的區域，如耳軸、廢鋼沖擊區和渣線的整體。炮擊通常只在有選擇的區域進行，并在鋼和渣攻絲后進行。炮擊過程中使用射手類型的噴槍，以應對工藝中的惡劣環境。炮擊材料通常是水基的。對噴槍材料進行了大量的研究，其質量也在不斷提高。由于炮制材料是有成本的。在煉鋼過程中，噴槍的數量要與耐火材料的具體成本相平衡。

補磚 - 這種技術通常用于建立被侵蝕的底部。出鋼和出渣結束后，轉爐中會保留一些爐渣。粗的或破碎的廢轉爐耐火磚被添加到液態爐渣中。共需要30至60分鐘的額外時間來完成爐渣的凝固。用過的耐火材料要粗一些，以便能夠加固液態爐渣。