冶金和其他工業(yè)部門的熱工設(shè)備，只有連續(xù)自動(dòng)控制耐火材料內(nèi)襯的狀態(tài)和具有耐火材料的系統(tǒng)保護(hù)，才能使設(shè)備可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。
耐火材料的系統(tǒng)保護(hù)措施，第一步是使用過(guò)程中經(jīng)常測(cè)量?jī)?nèi)襯的厚度。
我們已經(jīng)知道有幾種方法能夠查明耐火材料的損毀速度，用肉眼，示蹤原子，測(cè)定內(nèi)襯溫度等方法。現(xiàn)在研究出激光干涉分析，可以測(cè)定耐火材料內(nèi)襯殘余厚度，精確度小于1mm。
經(jīng)常不斷地測(cè)量?jī)?nèi)襯不同區(qū)域耐火材料的損毀速度，能夠?qū)崿F(xiàn)砌體用耐火磚的厚度相同。
常用耐火材料的保護(hù)有幾個(gè)方面：
1、冷卻砌體的耐火材料，直到用水的護(hù)板完全代替內(nèi)襯；
2、用噴補(bǔ)，涂抹，黏附等辦法，使損毀層的耐火材料復(fù)原；
3、降低侵蝕物的侵蝕性；
4、耐火材料內(nèi)襯，規(guī)定使用溫度和氣體制度的標(biāo)準(zhǔn)額；
5、改進(jìn)砌體構(gòu)件和砌體結(jié)構(gòu)，其目的是降低熱機(jī)械應(yīng)力。
一、內(nèi)襯冷卻
根據(jù)冷卻強(qiáng)度，它會(huì)按各種機(jī)理對(duì)耐火材料壽命發(fā)生影響。冷卻制度分為結(jié)渣層的和梯度的結(jié)渣層的，當(dāng)時(shí)工作表面溫度明顯降低，而在某水平上有扶助的水冷系統(tǒng)，相當(dāng)于耐火材料與侵蝕物的固體狀態(tài)產(chǎn)物與液體狀態(tài)的相互作用平衡，即造成形成結(jié)渣層的條件；梯度的，當(dāng)時(shí)耐火材料作表面溫度仍舊不變，而大約等于爐子空間溫度，冷面的溫度降低，以致內(nèi)襯按厚度的溫度梯度增大，并在指定水平上，爐子使用期間的一定時(shí)期內(nèi)扶助水冷系統(tǒng)。
由于渣及金屬熔體在內(nèi)襯表面變冷時(shí)不僅形成結(jié)渣層，而且又因?yàn)槟突鸩牧媳旧硪兹鄢煞窒颍鹤鞅砻孢w移。氧化物的金屬熔體黏度在0.5～1Pa·S時(shí)，失去自己的流動(dòng)性。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型，熔體的成分和氣體介質(zhì)的性質(zhì)，在1250～1550℃范圍內(nèi)有這樣的黏度值。因而冷卻結(jié)渣層時(shí)，作表面溫度應(yīng)該降低超過(guò)指出的范圍。
確定工作表面溫度的另一出發(fā)點(diǎn)是為了內(nèi)襯熱表面擁有相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)開始溫度低些的溫度條件。
采用像汽化冷卻系統(tǒng)一樣的直接水冷。結(jié)渣層冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)行板式冷卻裝置，箱或管型爐墻板，它的格子起初填滿耐火材料薄層。
高爐冷卻取得很大成功，爐身下部?jī)H用水冷作業(yè)。
電爐冷卻時(shí)，冷卻壁板同時(shí)又是爐墻。這樣的結(jié)構(gòu)，以冷卻的觀點(diǎn)，更有效果，然而它對(duì)水的質(zhì)量提出高的要求，而使用它時(shí)，必須按安全技術(shù)保持嚴(yán)密的措施(在金屬熔池，不允許有水的破口)。高功率電弧煉鋼爐(500～600kW／t)，冷卻結(jié)渣層時(shí)爐墻壽命達(dá)到400爐，同時(shí)爐子生產(chǎn)率提高3％～5％，由于使用期限的延長(zhǎng)和檢修停工時(shí)間縮短，同一爐次持續(xù)的時(shí)間仍舊和普通內(nèi)襯時(shí)一樣。對(duì)冷卻附加的電能消耗，認(rèn)為1t鋼為5％～10％。結(jié)渣層的主要成效是耐火材料消耗降低50％～90％。
耐火材料隨溫度提高，它的熱導(dǎo)率增大，按砌體厚度的溫度變化曲線有凸形向上。同時(shí)熱表面溫度下降更緩慢(結(jié)果是溫度梯度值不大)，而梯度冷卻可能是沒有效果。
往往實(shí)行兩層內(nèi)襯：致密的，放在接近熱的方向和隔熱的。在這種場(chǎng)合，層中造成不同的溫度梯度：致密層的梯度不大，而隔熱層的梯度較大。致密層梯度減小，伴隨這個(gè)層劇烈地?fù)p毀。所以實(shí)行兩層形式的內(nèi)襯可能是不合理的。由熱邊向冷邊連續(xù)提高氣孔率的內(nèi)襯好像覺得更合理。爐窯的這種內(nèi)襯，用搗打或澆注方法容易實(shí)現(xiàn)。
二、耐火材料內(nèi)襯的噴補(bǔ)
耐火噴補(bǔ)料使用問(wèn)題前面曾敘述。在許多場(chǎng)合，噴補(bǔ)能明顯提高內(nèi)襯壽命。發(fā)展噴補(bǔ)(覆蓋物)能夠計(jì)算內(nèi)襯用新泥料(按模型)澆灌沒有破壞的用過(guò)部分。節(jié)省原材料。
三、降低侵蝕物的侵蝕性
這是耐火材料的保護(hù)比較新的方向。耐火材料使用破壞的侵蝕因素之一是渣。渣與耐火材料接觸時(shí)間越長(zhǎng)，內(nèi)襯被破壞得越大。試驗(yàn)表明鋼包內(nèi)襯損毀與包中渣層厚度實(shí)際上有直線關(guān)系。
總之，同一種耐火材料的包襯，用放渣方法使渣減少，使包襯壽命可以提高2～3倍。鋼包中的渣層，用各種填料(次石墨，多孔燒結(jié)黏土，蛭石和其他材料)覆蓋的方法也可以使渣的侵蝕性減小。
在這種場(chǎng)合，鋼包渣不是首先與耐火材料內(nèi)襯起反應(yīng)，而是與填充的材料——中和劑起反應(yīng)。
渣與耐火材料相互作用的動(dòng)力學(xué)階段，侵蝕性減小的理論前提是渣中實(shí)行硅，鋁，鐵等絡(luò)合物狀，用陽(yáng)離子方法減少渣成分中游離O2-份額。在這種場(chǎng)合，形成復(fù)雜的陰離子AlxO2-y，SixO2-y，F(xiàn)exO2-y約束游離氧，減小渣的侵蝕性。發(fā)生渣熔體中和。例如，熔體中實(shí)行鐵橄欖石成分，氧化鋁在熔體中明顯增加AlO3-數(shù)量，而減少游離氧的份額。
中和劑的另一方面作用是，它對(duì)侵蝕物黏度的影響。例如，氧化鈣一硅酸鹽渣中引入CaO大于30％或MgO20%或Cr2O3 7％能使渣的黏度提高到1Pa·S，造成耐火材料溶解減少得多。于是，氧化鈣硅酸鹽渣中加入20％中和劑；1600℃時(shí)，粘土磚的溶解強(qiáng)度為0.2mg／(cm2·s)，而原來(lái)渣為2.6mg／(cm2·s)。
四、規(guī)定溫度和氣體制度定額
煉鋼生產(chǎn)的溫度和供氧，這些重要的增強(qiáng)劑值，歸根到底取決于經(jīng)濟(jì)計(jì)算。這些數(shù)據(jù)的更合適值帶有折中性質(zhì)。
保護(hù)耐火材料的措施有各種方法，循環(huán)作業(yè)性質(zhì)的熱工設(shè)備內(nèi)襯要保持溫度固定。例如鋼包，轉(zhuǎn)爐等，在裝滿之間的間歇要關(guān)上蓋，如果更長(zhǎng)時(shí)間間斷，由專用燃燒器加溫。
五、合理的耐火材料砌體結(jié)構(gòu)
大體上與必須提高內(nèi)襯的抗熱震性有關(guān)系，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的辦法是對(duì)單個(gè)制品抗熱震性的提高，往往不保證砌體的抗熱震性。砌體中耐火材料的保護(hù)是用各種方法解決防止由于機(jī)械應(yīng)力的破壞。
當(dāng)一面熱流固定時(shí)，按墻壁厚度溫度梯度的線條法，內(nèi)襯中產(chǎn)生的拉長(zhǎng)熱應(yīng)力減小有效。線條溫度梯度也許是通過(guò)造成可變氣孔率結(jié)構(gòu)的途徑實(shí)現(xiàn)。
熱應(yīng)力可以減小，還靠熱流方向中耐火材料內(nèi)襯厚度精減。可是內(nèi)襯厚度的變化，并不始終保證應(yīng)力減小。此外，還造成熱損失增大。如果沒有渣的作用，合理的是用一種材料，按厚度選擇相當(dāng)?shù)耐庑危蓭讓訕?gòu)成耐火材料墻壁結(jié)構(gòu)。在固定的溫度制度條件下，在多層的薄片中，熱面為。C的指標(biāo)，計(jì)算溫度和應(yīng)力分布。為了保證板片整體的抗熱震性，必須用層厚度等于8mm，1.3mm和4mm 3層代替它。
借助于材料和磚縫厚度的選擇，能做到實(shí)質(zhì)性地減少砌體應(yīng)力。提高耐火材料壽命的可能性較大，不僅在于改善砌體的結(jié)構(gòu)，而且又有單個(gè)制品形狀和尺寸的合理化。例如，用有效的方法減少鎂質(zhì)耐火材料在使用條件下剝落的趨向，當(dāng)時(shí)制品一面的溫度不變，而對(duì)面的明顯變化，在個(gè)別片段，制品熱面適當(dāng)鋸開深小于l0mm。
從應(yīng)力分布均勻的觀點(diǎn)，六面形狀的制品與四面的比較，更是可取的，六面棱柱狀制品在鋼鐵冶金設(shè)備中應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用。
制造五面鐵皮密不透風(fēng)的不燒焦油鎂白云石磚是合理的。
