耐火材料作為感應爐的結構材料及元部件材料，單位消耗在很大程度上與經營管理狀況有關系。噸鋼產量所消耗的耐火材料的質量稱耐火材料綜合消耗指標，它是衡量一個國家的工業水平，尤其是耐火材料質量的重要指標。
一般來說，質量好的耐火材料在爐窯上使用的效果好，壽命長，但使用條件不能忽視，如同一種耐火材料在同一熱工設備上使用，由于使用條件改變，往往使用結果差別很大。因此，為充分滿足國內金屬熔煉生產需要，有必要進一步研究爐襯的失效形式，分析爐襯的使用條件及壽命的影響因素，探討提高爐襯使用壽命的有效措施。
無心感應電爐爐襯通常采用不定型耐火材料整體施工，爐襯結構是在緊靠線圈的一側涂抹一層有一定錐度的線圈漿料，接下來是報警網，在報瞥網內再鋪—層云母紙，最后是干式搗打工作爐襯。
過 熱
過熱是指爐襯使用在過高的熔化溫度下，足以熔合或熔化耐火材料的結合劑，分不清爐襯的顆粒形狀，如圖1所示。
圖1 爐內金屬液過熱示意圖
過熱的現象：耐火材料呈現玻璃狀，一般發生在爐體下部。爐襯過熱時，爐襯的粒形和顆粒的邊緣通常是分不清楚的。爐襯一旦過熱，將經不起熱沖擊，再起熔也不會成功，過熱后的耐火材料如圖2所示。
過熱會導致過熱區域耐火材料嚴重侵蝕，爐襯燒結層產生不均勻的玻璃體，抗熱沖擊(熱沖擊是溫度變化或者溫度梯度對爐襯產生的應力。當應力超過耐火材料的強度時，將使爐襯產生裂紋或者使原有裂紋擴張)的性能降低，沒有足夠的可逆膨脹，產生的裂紋無法彌合。表1是對現場渣樣進行的能譜定量分析結果的實例。
從表1可以看出，渣樣中含28.68%SiO2，18.78%P2O5，84%K2O，28.79%CaO，其中P2O5來自脫氧劑，SiO2、K2O、CaO不能找到明確的來源，但是根據電化學原理，幾乎所有的電解質的化學電位差在溫度升高時，都有大的變化趨勢，因此在溫度升高時，SiO2、P2O5、K2O、CaO等氧化物的電解質與Al2O3，之間的電位差因溫度的升高都有變大的趨勢，因而反應也會加劇。
從圖3三元相圖上看，在CaO-Al2O3-SiO2三元相存在低于1200℃的共熔點，共熔點處CaO：Al2O3：SiO2摩爾比為28：8：65，而渣中CaO：Al2O3：SiO2的摩爾比為56：7：60，滿足形成低共熔點的條件，所以高溫下，會加速該反應的進行，導致爐襯高溫侵蝕嚴重，壽命顯著縮短。另外，渣中高含量的磷與爐襯有與上述相似的反應機理，加速爐襯的侵蝕。因高溫加劇了耐火材料的高溫熔蝕，外界引入的P2O5，CaO和SiO2，在高溫下加速了耐火材料的高溫侵蝕。
過熱產生的原因：
(1)爐料架橋：一次性加料過多，上部爐料堆放過緊，爐料卡死、架空;爐料結構不合理，上部料塊小、熔點高，下部料塊大，熔點低;爐壁不平滑，不利于爐料順行;爐料架橋后，與下部金屬熔池溫度脫離而不能有效的傳熱和熔化，停滯在低溫區;下部熔池溫度則不斷升高。
(2)耐火材料中含有金屬(螺釘、焊渣等)，因局部感應發熱致使耐火材料局部過熱。
(3)金屬滲透或裂紋滲透。
(4)熔煉金屬溫度過高，缺少溫度控制。
(5)原材料中的Al2O3、Fe2O3等雜質會顯著降低爐襯材料的耐火度，也會在正常操作溫度下使爐襯表現為過熱現象。
(6)與操作有關的原因：造成快速的溫度變化、冷熱循環;不正確的加熱程序、過早進水等;火焰的沖擊;間斷性高功率;過長時間的低液面保溫。
(7)與材料有關原因：材料的晶型轉變速度;爐襯燒結的情況;爐襯松散層的厚度等。
穿 爐
穿爐現象表現為：大量金屬滲透在耐火材料裂紋中，如圖4所示。
穿爐會導致：在穿爐周圍的金屬滲透;爐襯的壽命明顯降低;早期的接地報警;潛在的金屬液鉆到線圈的風險;干振料的整體燒結，沒有松散層;爐襯表現為持續不斷的從爐口膨脹;穿爐部位的氧化會造成局部耐火材料的侵蝕等。
形成穿爐的原因主要為冷熱循環形成的裂紋，包括水平裂紋、垂直裂紋及任意方向的裂紋。水平裂紋的形成原因主要是：①分層：不正確的筑爐方法，造成爐襯沒有形成致密的爐襯打結層;②爐襯依附：經常出現在出液口與工作爐襯的結合部，可通過改變爐嘴的施工方法解決。垂直裂紋由冷熱沖擊引起，主要由不正確的冷卻工藝和再起熔工藝引起。任意方向的裂紋一般由機械碰撞或脫模引起。
爐襯剝落
爐襯剝落是耐火材料以塊狀或片狀從燒結的爐墻上脫落的一種現象，如圖5所示。
爐襯剝落產生原因有：
(1)不恰當的筑爐或燒結致使爐襯未形成良好的燒結層引起爐襯剝落。
(2)水蒸氣：爐襯燒結時速度太快，耐火材料中的水分來不及排出。在高溫下H2O分解為H2和O2，根據理想氣態方程：PV=nRT，可知氣體的溫度迅速上升，氣體的壓力和體積乘積將迅速擴大，體積迅速膨脹，壓力迅速增大的氣體將導致未燒結好的爐襯出現剝落。
(3)機械剝落：加料對爐襯尤其是爐底形成的反復沖擊是引起機械剝落的最主要原因。
(4)膨脹剝落：金屬液侵蝕爐襯后造成被金屬侵蝕的部位的熱膨脹率與未被侵蝕部位的熱膨脹率不一致，使得在兩者的界面處容易產生不規則應力而造成爐襯脫落。
(5)擠壓剝落：常發生在爐底，由于加料對爐底的沖擊及金屬液的自重對爐底長期的壓力引起。
(6)熱剝落：溫度快速變化，短時間內波動太快太大，造成耐火材料內應力大，產生崩裂，剝落而損毀。
侵 蝕
侵蝕現象表現為爐襯變薄，坩堝直徑變大。侵蝕產生的原因有機械侵蝕和化學侵蝕。
（一）機械侵蝕
機械侵蝕由以下原因引起：
(1)爐料碰撞、摩擦。
(2)電磁攬拌，在與金屬液接觸的爐襯區域，金屬液在電磁攬拌作用下不斷地對爐襯進行沖刷。
（二）化學侵蝕
1)熔融金屬反應
鎂制爐襯對Fe、Mn、Ni的承受能力良好，而對C、Si的承受能力較弱，在高溫下金屬液中[C]、[Si]的活性增強，與爐襯表面的MgO發生界面反應，使爐襯受損。采用硅質爐襯溶煉時，SiO2與金屬液中的[C]發生以下反應：SiO2(s)+2[C]→[Si]+2CO(g)。對于球鐵熔煉該反應的平衡溫度為1467℃，灰鐵為1540℃，可鍛鑄鐵為1580℃。當熔化溫度超過平衡溫度時，爐襯中的SiO2被[O]還原，爐襯變薄。
2)渣侵蝕
由于爐料中存在鐵銹、回爐料不干凈及金屬液高溫下被氧化等因素，產生大量的含FeO的爐渣。在熔煉過程中，熔渣由于受到電磁攪拌作用，其黏度明顯降低，在與爐襯表面接觸時滲入爐襯孔隙間。在高溫下，熔渣中的FeO與爐襯中的SiO2、Al2O3或MgO等產生渣化反應，生成低熔點物(如FeO·SiO2的熔點僅1170℃)，在高溫金屬液攪拌作用下極易熔化并很快離開反應區，進入液中。爐襯材料的堿度與爐渣的堿度差越大，爐襯就越容易被侵蝕。
滲 漏
滲漏現象表現為金屬滲透在爐襯中。引起滲漏的原因有：
(1)筑爐密度太低;
(2)燒結層未形成之前金屬已經熔融;
(3)化學反應。
結 渣
結渣現象變現為爐墻變厚，不光滑。結渣的原因為金屬氧化物、含渣子和砂的回料等在爐墻上引起附著。結渣對爐襯的影響表現為：①結渣是漂浮在金屬液上的不熔氧化物、硫化物或磷化物粘在金屬液流速低、熱損失的爐襯部位;②降低爐子容量;③降低爐子的熔化效率;④使隱藏在渣中的金屬容易過熱;⑤和爐襯耐火材料發生反應;⑥清渣時對爐襯易造成機械損傷;⑦改變掛渣部位爐襯的熱力學狀態。
石英砂爐襯結渣，回爐料中含石英砂(粘在鑄鐵表面的廢型砂)較多，這些沙子會沉在爐底、粘在爐壁上使爐襯增厚，嚴重時使爐底形成V字形，爐子容積變小。石英砂爐襯系酸性爐襯，酸性渣遇到酸性爐襯粘附，尤其在渣線位置固定，出鐵溫度較低的情況下，渣線位置結渣嚴重，影響加料和爐子容量。
