耐火(huo)材料廣泛應用(yong)(yong)于(yu)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)工(gong)業，如鋼(gang)鐵、陶瓷(ci)、玻(bo)璃、電(dian)力、有色(se)金屬、化學工(gong)業、石油和環境保護等(deng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)爐(lu)(lu)(lu)窯中(zhong)，是支撐這些工(gong)業的(de)(de)(de)基礎。作為(wei)(wei)(wei)(wei)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)爐(lu)(lu)(lu)窯內襯所(suo)用(yong)(yong)定形(xing)(xing)或不(bu)(bu)(bu)定形(xing)(xing)耐(nai)火(huo)材料(liao)，在使用(yong)(yong)中(zhong)都受到高(gao)(gao)溫(wen)(wen)或溫(wen)(wen)度激變、氣氛(fen)變化以(yi)及粉塵、蒸汽(qi)和液體的(de)(de)(de)腐蝕(shi)和/或爐(lu)(lu)(lu)渣的(de)(de)(de)侵蝕(shi)、腐蝕(shi)，使用(yong)(yong)條(tiao)件(jian)非常(chang)苛刻，蝕(shi)損(sun)(sun)形(xing)(xing)態極為(wei)(wei)(wei)(wei)復(fu)雜。其損(sun)(sun)毀(hui)形(xing)(xing)式(shi)主要體現(xian)(xian)為(wei)(wei)(wei)(wei)同(tong)爐(lu)(lu)(lu)渣、處理劑反應所(suo)引(yin)起的(de)(de)(de)蝕(shi)損(sun)(sun)和因熱應力導致的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)紋(龜裂(lie)(lie))所(suo)引(yin)起的(de)(de)(de)剝(bo)落(luo)損(sun)(sun)毀(hui)。其中(zhong)，耐(nai)火(huo)材料(liao)的(de)(de)(de)剝(bo)落(luo)通常(chang)可以(yi)分為(wei)(wei)(wei)(wei)單(dan)純由熱應力引(yin)起的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)剝(bo)落(luo)(也(ye)稱(cheng)熱剝(bo)落(luo))和由于(yu)爐(lu)(lu)(lu)渣滲透等(deng)所(suo)造成的(de)(de)(de)組(zu)織變化與熱應力復(fu)合作用(yong)(yong)所(suo)產(chan)生的(de)(de)(de)結構(gou)剝(bo)落(luo)。通過對不(bu)(bu)(bu)同(tong)使用(yong)(yong)條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)觀察，發現(xian)(xian)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)爐(lu)(lu)(lu)窯用(yong)(yong)各(ge)種(zhong)耐(nai)火(huo)材料(liao)的(de)(de)(de)損(sun)(sun)毀(hui)不(bu)(bu)(bu)只是渣蝕(shi)(連(lian)續(xu)型(xing))，還往往有斷裂(lie)(lie)和剝(bo)片(非連(lian)續(xu)型(xing))。一般的(de)(de)(de)損(sun)(sun)毀(hui)方式(shi)，按概念歸納為(wei)(wei)(wei)(wei)三種(zhong)最(zui)基本的(de)(de)(de)類型(xing)，如圖1-1所(suo)示。

圖(tu)1 爐窯(yao)耐火內襯損毀的概(gai)念圖(tu)

方(fang)式Ⅰ稱為熱(re)(re)的(de)、機械(xie)的(de)剝片，它是由爐窯熱(re)(re)應(ying)力和機械(xie)應(ying)力所產生的(de)耐(nai)火內襯不(bu)規(gui)則(ze)的(de)龜裂，從而(er)導致耐(nai)火內襯的(de)過快損毀。

方式Ⅱ稱為結(jie)(jie)構剝落，它(ta)是由于(yu)熔渣的(de)浸(jin)透(tou)和加熱面上(shang)發(fa)生(sheng)(sheng)溫度(du)波(bo)動使其結(jie)(jie)構產生(sheng)(sheng)變化，因(yin)而形成特(te)有的(de)變質(zhi)(zhi)結(jie)(jie)構層(ceng)，在原質(zhi)(zhi)層(ceng)與變質(zhi)(zhi)層(ceng)的(de)界面上(shang)產生(sheng)(sheng)同加熱面平行的(de)裂紋，進(jin)而使耐火(huo)內襯(chen)呈層(ceng)帶剝落損毀。

方(fang)式Ⅲ稱為熔(rong)流，它是由于同(tong)鋼(gang)水、鐵(tie)水和(he)熔(rong)渣等反應生成熔(rong)點較低的物質所(suo)產生的熔(rong)流或磨(mo)損，主要是由于產生液(ye)相(xiang)而使表(biao)面(mian)層(ceng)蝕損等。

除此之外(wai)，整個(ge)耐火內襯由于其體積收縮所引起的砌縫擴展(zhan)或(huo)拉開(kai)，也是(shi)造成(cheng)耐火內襯局(ju)部快速損毀(hui)的主(zhu)要原因(yin)之一。

在上述各種損毀(hui)類型中(zhong)，其中(zhong)方式(shi)(shi)Ⅰ及(ji)方式(shi)(shi)Ⅱ使爐窯(yao)用耐火(huo)材料(liao)的損毀(hui)形(xing)態復雜，并且往往成為加(jia)速其損毀(hui)的原因(yin)。

為了(le)滿足鋼鐵(tie)冶(ye)煉(lian)技術迅速發展的(de)(de)(de)要求，在(zai)氧化(hua)物(wu)系(xi)耐火材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)基礎上，添(tian)加如尖晶(jing)石(shi)(shi)(MgO·Al2O3、MgO·Cr2O3和2MgO·TiO2等(deng))以(yi)(yi)(yi)及(ji)莫來(lai)石(shi)(shi)等(deng)化(hua)合物(wu)組分(fen)或者(zhe)引(yin)入碳、碳化(hua)物(wu)、氮化(hua)物(wu)等(deng)非氧化(hua)物(wu)成分(fen)，在(zai)陶(tao)瓷領域開發的(de)(de)(de)許多(duo)新(xin)型(xing)耐火材(cai)(cai)料品種，通過各種碳化(hua)物(wu)、氮化(hua)物(wu)、金屬間化(hua)合物(wu)的(de)(de)(de)試用(yong)(yong)(yong)(yong)以(yi)(yi)(yi)及(ji)各種先進工藝的(de)(de)(de)積極(ji)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)，并(bing)對(dui)(dui)熔(rong)渣(zha)進行控(kong)制，從而顯著(zhu)地提高了(le)耐火材(cai)(cai)料對(dui)(dui)熔(rong)渣(zha)、金屬熔(rong)損的(de)(de)(de)抵抗(耐蝕性(xing))等(deng)性(xing)能(neng)。然而，由(you)于(yu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)條件的(de)(de)(de)不斷改進，耐火材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)環(huan)境也在(zai)不斷變化(hua)。例如，對(dui)(dui)于(yu)轉爐吹氧時(shi)的(de)(de)(de)不同鋼種以(yi)(yi)(yi)及(ji)熔(rong)融還原爐等(deng)應用(yong)(yong)(yong)(yong)環(huan)境，由(you)于(yu)熔(rong)渣(zha)、氣體、金屬相相互分(fen)散所(suo)形成的(de)(de)(de)分(fen)散系(xi)的(de)(de)(de)激烈(lie)沖刷，在(zai)實驗(yan)室中再(zai)現(xian)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)環(huan)境非常(chang)困難。

另外，隨著耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料耐(nai)(nai)(nai)(nai)蝕性的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，單一熔(rong)渣相(xiang)、金屬相(xiang)造成的(de)(de)(de)熔(rong)損(sun)(sun)(sun)減少，而(er)熔(rong)渣-氣(qi)體、熔(rong)渣-金屬界面或者耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料砌縫等部位(wei)的(de)(de)(de)局(ju)部熔(rong)損(sun)(sun)(sun)現象卻明(ming)顯(xian)增(zeng)加了。局(ju)部熔(rong)損(sun)(sun)(sun)是(shi)加速耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料蝕損(sun)(sun)(sun)的(de)(de)(de)主要原因(yin)，則是(shi)物質遷(qian)移(yi)系數(shu)(反應速度常數(shu))因(yin)馬欒哥(ge)尼(ni)對(dui)流而(er)明(ming)顯(xian)增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)結果。因(yin)此(ci)，只有(you)通過對(dui)局(ju)部熔(rong)損(sun)(sun)(sun)進行控(kong)制才能穩定耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料的(de)(de)(de)使用壽命(ming)(ming)。也就是(shi)說，只有(you)明(ming)確局(ju)部熔(rong)損(sun)(sun)(sun)機理(li)以及采(cai)用相(xiang)應對(dui)策才能降低耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料的(de)(de)(de)局(ju)部熔(rong)損(sun)(sun)(sun)，提(ti)高(gao)爐(lu)襯耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料的(de)(de)(de)使用壽命(ming)(ming)。

各種爐窯(yao)耐火(huo)內襯產生的蝕損均(jun)可通過對其使用后的殘(can)余(yu)襯體(ti)進(jin)行(xing)分析，也可在(zai)實驗室(shi)評(ping)價(jia)的基礎上，根(gen)據熱力學進(jin)行(xing)系統的分析和整(zheng)理(li)。

一(yi)般說來，耐(nai)(nai)火材(cai)(cai)料(liao)在實際使用(yong)過程中在熱力學上是(shi)不穩定的。在這種情況下，耐(nai)(nai)火材(cai)(cai)料(liao)研(yan)究和開發的目(mu)標就是(shi)在耐(nai)(nai)火材(cai)(cai)料(liao)內(nei)部建立起動力學屏(ping)障，以(yi)抵抗最終不可逆的結構和組成變化所引(yin)起的損毀，從(cong)而達到提高(gao)其使用(yong)效果的目(mu)的。