煉鋼轉爐用耐火材料的消耗是很大的，并且直接影響煉鋼爐的壽命和冶煉成本。因此，在選擇耐火材料時，除應滿足冶煉工藝要求外，還要根據資源狀況，合理利用，并不斷提高原料煅燒和制磚技術，以期采用最佳的耐火材料，達到爐子長壽和低耗的目的。

 

目前氧氣轉爐爐襯使用的耐火材料主要是含碳的堿性耐火材料，如焦油白云石磚、焦油鎂白云石磚、焦油鎂磚、鎂碳磚和各種?漬磚等。另外，還有噴補用的耐火噴涂料。

 

從采用氧化轉爐煉鋼以來，各國普遍用鎂質和白云石質耐火材料作爐襯，或二者混合后制磚使用。總的趨勢是朝著提高原料純度，適當增加氧化鎂含量，提高耐火材料制品密度和增加殘余含碳量的方向發展，爐襯耐火磚的質量逐步提高，品種也不斷增加。

 

日本在氧氣轉爐煉鋼初期，采用的是天然白云石砂和穩定白云石砂制成的爐襯耐火磚。天然白云石磚價格低廉，目前仍在轉爐上使用。而穩定白云石磚雖然機械性能好，可防止水化，但雜質含量多，抗渣性差，早已被淘汰。在20世紀60年代初期，日本研制成功了合成鎂白云石砂。用這種原料制成的焦油結合和燒成的鎂白云石磚，原料較純，燒結良好，磚的質量大大提高，現在仍是日本氧氣轉爐主要采用的耐火材料，應用十分普遍。此外，日本還在氧化轉爐的特殊部位上使用鎂砂、電熔鎂砂為原料制成的直接結合磚及?漬磚；合成鎂白云石砂中添加電熔鎂砂制成的耐火磚；以及采用死燒高純鎂砂和天然鱗片狀石墨為原料，用合成樹脂作結合劑制造的鎂碳磚等，也取得了良好的效果。是爐襯壽命有了很大提高。

 

美國頂吹氧氣轉爐開始階段使用過鎂磚、鎂鉻磚和白云石磚等。后來基本上不用鎂鉻磚，主要采用鎂磚。用雜質量小于1%的輕燒瀝青結合或瀝青?漬的燒成磚。最近美國又采用瀝青?漬方鎂石轉和鎂碳磚作爐襯，爐子壽命有較明顯的提高。俄羅斯氧氣轉爐主要采用焦油白云石磚，個別廠使用鎂磚。同時也試驗過鎂鉻磚。但因尖晶石相不能經受高堿度熔渣的侵蝕，目前僅限于易崩裂的爐帽部位使用。

 

西歐各國白云石資源十分豐富，價格便宜，因此在氧氣轉爐上普遍采用白云石爐襯磚。但其壽命不及鎂質磚。為此各國一般將白云石雜質含量限制在3%以下，并添加鎂砂以提高抗渣性。近來，鎂磚或鎂白云石磚的使用范圍正在不斷擴大。德國更多地使用?漬堿性磚；而英國氧氣轉爐用耐火材料，鎂磚占20%，白云石磚占80%；法國氧氣轉爐爐襯則采用焦油白云石磚、鎂白云石磚和焦油鎂磚砌筑。

 

目前許多國家氧氣轉爐用耐火材料的特點是雜質含量較低，以便促進MgO與CaO顆粒之間的直接結合，提高高溫性能。若將雜質總含量從8%降低到2%以下時，爐襯壽命能提高20%~40%。因此有些國家氧氣轉爐用磚的雜質總含量限制在1.5%以下。

 

隨著磚中MgO含量的增加，在超高溫冶煉操作時，爐襯壽命是逐漸提高的。在高溫冶煉或正常操作時，爐襯壽命有個最佳值。對于沒白云石來說，隨著MgO含量的增加，高溫強度幾乎成直線上升，抗渣性也逐漸提高。當MgO含量為60%~80%時，爐襯壽命最高。在轉爐冶煉的條件下，耐火磚中有CaO的存在，不但可以提高熔渣的粘度，減少對耐火磚的侵蝕，也可以使侵入脫碳層的硅酸鹽轉化為高熔點的物質，使爐襯不致熔融剝落。同時，CaO還能抑制或減少FeO對方鎂石組織結構的破壞，也能抑制MgO隨著脫碳作用而揮發。隨著熔渣中MgO含量的增加，侵蝕率降低。也就是說，若致密MgO層的形成與保存得好，就能提供抗化學侵蝕的能力，使爐襯損毀程度降低。為此，在氧氣專利煉鋼過程中，經常采用輕燒白云石造渣，以提高熔渣中MgO的含量，保護爐襯。

 

隨著轉爐爐襯磚體積密度的提高，鋼液和熔渣的侵蝕能力會顯著降低。提高轉爐爐襯耐火磚的體積密度，應采用高純原料，經過高溫煅燒而制成燒結料。當原料達不到要求的密度時，根據晶格活化理論，可采用二步煅燒的方法，制取高密度的原料，從而提高轉爐耐火磚的體積密度及其他特性。

 

在制造轉爐爐襯耐火磚時，一般用結合劑或?漬的方法加入碳，或者另加適量的鱗片狀石墨等，常用的結合劑有煤焦油瀝青、石油瀝青、石蠟和樹脂等。這些物質在常溫時，不但能使磚坯產生暫時的結合強度，也可防止白云石質原料顆粒的粉化；在高溫時可使耐火原料顆粒間形成碳鍵結合，提高磚的高溫性能，同時碳不易被熔渣濕潤，可降低爐襯的蝕損速度。對于白云石磚，有了碳素物質，渣中的Fe2O3不與CaO發生反應，而是被還原成FeO，并被吸收再鎂富氏體的固溶體中，對于瀝青?漬堿性耐火磚，其碳素均勻分布在耐火磚基質的全部細小氣孔中，體積密度和碳含量具有提高，這樣高溫強度不但得到改善，而且抗渣性能也有較大的提高。隨著殘余碳的增多，熔渣難以濕潤磚襯，同時又能形成較好的致密MgO層，可阻止熔渣的侵蝕。

 

鎂白云石磚具有適宜的MgO和CaO成分，其損毀情況介于白云石磚和鎂磚之間。當脫碳層比較厚時，熔渣侵入后會使變質層增大，容易引起結構剝落，當熔渣侵入耐火磚中時，鎂白云石顆粒周圍的CaO與其反應，使熔渣粘度提高，又能抑制熔渣的繼續侵入。這時，爐襯耐火磚的損毀則以溶蝕為主，而較少發生剝落。

 

鎂碳磚爐襯的損毀主要是氧化-溶蝕造成的。除氣態和液態的氧化外，就是MgO與碳進行反應，最終形成致密的MgO層。由于耐火磚中含有較多的鱗片狀石墨，在氧氣轉爐煉鋼的條件下，最易形成致密層。同時，鎂碳磚爐襯表面有熔渣覆蓋著，又在還原氣氛下，氧化損毀時及其緩慢的，主要是溶蝕而造成爐襯的損毀。

 

氧氣轉爐煉鋼生產初期，爐襯各部位通常采用相同的耐火磚品種，其厚度也基本相同。后來，根據各國的生產實踐，發現由于各部位使用條件的差異，其爐襯損毀程度也是不同的，在耳鈾區、渣線區、裝料側和出鋼側等部位的爐襯最容易損毀，底吹氧氣轉爐爐底襯體也是薄弱環節。因此，目前氧氣轉爐普遍采用綜合爐襯，即根據轉爐各部位爐襯的使用條件，選擇最適宜的轉爐耐火磚砌筑，以使各部位均衡蝕損，達到延長爐襯壽命，增加鋼產量，降低成本的目的。

 

氧氣轉爐采用綜合爐襯技術，是根據爐襯各部位損毀機理的不同而制定的。從耐火磚材質和尺寸兩個方面采取有效的措施進行選擇砌筑。有些國家，單純在最易損毀的部位增加爐襯厚度以提高爐齡，雖有一定的效果，但轉爐的重量增加，爐容相對減少，這是很不經濟的；有些國家，整個轉爐爐襯均采用優質堿性耐火磚，也是不合理的。

 

轉爐裝料側受廢鋼或鐵水的機械沖擊嚴重，當爐子直立時，該部位又與渣線重合，侵蝕最為嚴重。因此，應選用優質堿性耐火磚砌筑，并適當加厚襯里。日本在該部位采用THD-SD耐火磚或高純度鎂白云石磚。美國則采用瀝青?漬燒成高純方鎂石轉，而加拿大則使用瀝青?漬燒成鎂磚。