經過多(duo)年對多(duo)臺工(gong)業硅爐襯(chen)的設計，材(cai)料供(gong)應(ying)及砌筑施(shi)工(gong)與(yu)眾多(duo)25.5MVA以上挖爐狀(zhuang)況(kuang)分(fen)析，爐襯損壞最多的(de)部(bu)位為：爐眼、爐底三角區(qu)碳(tan)(tan)素(su)(su)材料及爐墻碳(tan)(tan)磚氧(yang)(yang)化(hua)、開(kai)裂現象。造成這些損壞情況(kuang)的(de)原因經過分(fen)析認為；傳(chuan)(chuan)統的(de)碳(tan)(tan)素(su)(su)材料抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)和抗(kang)侵(qin)蝕(shi)性能達不(bu)到大型(xing)工業硅(gui)爐冶煉要求(qiu)，導致(zhi)碳(tan)(tan)磚氧(yang)(yang)化(hua)過快及高溫(wen)硅(gui)水侵(qin)蝕(shi)嚴重(zhong)，傳(chuan)(chuan)統的(de)接觸高溫(wen)部(bu)位的(de)高鋁磚經受不(bu)住正常或(huo)超負荷(he)生產的(de)高溫(wen)，致(zhi)使(shi)高鋁磚逐漸(jian)軟化(hua)變(bian)形，引起熔(rong)池區(qu)碳(tan)(tan)素(su)(su)材料受高溫(wen)、壓力作用下拉(la)開(kai)縫隙(xi)，導致(zhi)穿爐事故，被迫停(ting)爐檢修。

工(gong)業硅(gui)冶煉基(ji)本(ben)使用保(bao)溫碳磚爐襯，碳磚具有熔點(dian)高、抗熱(re)震性(xing)好、高溫強(qiang)度(du)高、不為合金和爐渣浸潤等優點(dian)，缺(que)點(dian)是易氧化。在400℃以上流(liu)通的空氣流(liu)可迅(xun)速氧化(hua)碳磚(zhuan)。CO2和水(shui)蒸氣在600℃以上的溫度中會(hui)對碳(tan)制品有(you)氧化作用(yong)。

普通炭磚的氣孔(kong)率在20%左右，氧氣(qi)除在(zai)碳磚(zhuan)(zhuan)表面發(fa)生反(fan)應外，還通過這些氣(qi)孔通道進(jin)入磚(zhuan)(zhuan)內與碳磚(zhuan)(zhuan)反(fan)應。研究發(fa)現(xian)有些石墨材料氧化時，內部(bu)的氧化比其表面更加(jia)嚴重(zhong)，這種現(xian)象被稱為(wei)“逆氧化現(xian)象”。氣(qi)氛是影響氧化速度(du)的另一個(ge)重(zhong)要因素，所(suo)以碳磚(zhuan)(zhuan)只(zhi)能(neng)在(zai)隔絕空(kong)氣(qi)的高(gao)溫條(tiao)件下使用(yong)(yong)，電(dian)爐爐殼(ke)在(zai)正常使用(yong)(yong)前要進(jin)行檢漏，不允許焊縫(feng)漏氣(qi)。

在冶(ye)煉過程中，碳(tan)(tan)與氧化物(wu)(wu)有充(chong)足的(de)(de)(de)條件進行反應生成(cheng)(cheng)金(jin)(jin)屬或金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)合物(wu)(wu)，這也(ye)是造成(cheng)(cheng)碳(tan)(tan)磚損(sun)毀的(de)(de)(de)原因(yin)之一。冶(ye)煉過程嚴重缺碳(tan)(tan)操作將使爐(lu)襯碳(tan)(tan)磚充(chong)當還原劑而(er)被蠶食(shi)，爐(lu)內積存的(de)(de)(de)高溫硅水在不飽(bao)和(he)的(de)(de)(de)情況下也(ye)可與碳(tan)(tan)磚生成(cheng)(cheng)穩定的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)，從而(er)造成(cheng)(cheng)碳(tan)(tan)磚的(de)(de)(de)侵蝕。

在一些發(fa)生漏(lou)爐(lu)的(de)工業硅礦熱爐(lu)，將爐(lu)體解(jie)剖后發(fa)現碳(tan)磚(zhuan)下(xia)部的(de)耐(nai)火磚(zhuan)縫(feng)中有大量金屬硅，與所(suo)煉的(de)產品成(cheng)分差別很(hen)大。碳(tan)磚(zhuan)的(de)導熱率由(you)6W/（m·K）增加到31W/（m·K），高鋁磚(zhuan)的導熱率增加了(le)4倍，磚(zhuan)中的SiO2含量增加，還發現有(you)金屬硅(gui)。碳(tan)磚和高(gao)鋁磚導熱性(xing)質的(de)改變使爐內溫(wen)度分布發生變化。碳(tan)磚下部溫(wen)度可(ke)提高(gao)到1700~1800℃，下部的金屬層厚度可以(yi)達到60~70cm。礦相研究證明(ming)，耐(nai)火磚的幾何(he)尺寸變(bian)化不是(shi)由(you)于燒結(jie)引(yin)起的，而是(shi)由(you)于氣相SiO滲透到耐火磚內部發生歧化(hua)反應使(shi)硅和(he)SiO2沉積(ji)引(yin)起的(de)。堿金(jin)屬在冶金(jin)爐襯的(de)損毀過程(cheng)中的(de)作用不容忽視（為了提高爐渣的(de)流動性和排渣加入過量堿性物質），通(tong)常(chang)認為碳磚的(de)石(shi)墨(mo)化溫度高達1800℃，但是存(cun)在堿金屬時石墨化的溫度降(jiang)低到950℃。碳磚的石墨化使炭(tan)磚導熱性大大改善，當爐況(kuang)正常且爐溫較高時(shi)，鉀和(he)鈉會從氧(yang)化物中還原出(chu)來(lai)以氣(qi)相穿透和(he)侵(qin)蝕耐(nai)火材料。曾經發現某些(xie)部位的高鋁磚AL2O3含(han)量(liang)由70%減少到(dao)22%，K2O含量達4%。工業硅電爐(lu)(lu)冶煉過程中(zhong)曾(ceng)經有過蘇打熔體在出鐵(tie)口以下(xia)部位流(liu)(liu)出的(de)先例。埋弧電爐(lu)(lu)中(zhong)不(bu)合理的(de)電流(liu)(liu)分(fen)布也是(shi)爐(lu)(lu)墻(qiang)損(sun)毀(hui)的(de)重要原(yuan)因之一，當(dang)電極(ji)至(zhi)爐(lu)(lu)墻(qiang)的(de)電壓(ya)(ya)梯(ti)度(du)(du)大于電極(ji)之間的(de)電壓(ya)(ya)梯(ti)度(du)(du)時，電流(liu)(liu)就會流(liu)(liu)向(xiang)爐(lu)(lu)墻(qiang)提高(gao)這一部位溫度(du)(du)。這會加劇爐(lu)(lu)渣對爐(lu)(lu)墻(qiang)的(de)化學侵蝕和機械沖刷(shua)作用。

下圖為礦(kuang)熱電(dian)爐(lu)(lu)設計(ji)單(dan)位提(ti)供(gong)的工業硅爐(lu)(lu)膛(tang)內(nei)各部(bu)位溫(wen)度示意(yi)圖，就30MVA工(gong)業硅爐內各部(bu)位主要部(bu)位正常生產時溫度分布的情況。

根(gen)據上圖(tu)，工業(ye)硅爐(lu)襯在正常生產時，其中(zhong)心熔池反應溫度(du)高達2000℃以上；爐底及爐墻側部炭(tan)磚溫度(du)達(da)到1800℃左右，經過熱傳導，傳遞到(dao)接觸碳(tan)素材料部(bu)位的(de)耐火磚表(biao)面(mian)的(de)溫度均達到(dao)了1550℃（如(ru)果爐(lu)膛參(can)數(shu)設計不(bu)合理或(huo)超溫(wen)超負荷(he)的(de)情況下(xia)溫(wen)度(du)會更高(gao)），傳統(tong)的(de)爐(lu)襯材料(liao)設計為：爐(lu)墻從外到內分別為；絕緣石棉板、保溫(wen)層、高(gao)鋁磚(zhuan)、碳磚(zhuan)。傳統(tong)的(de)爐(lu)襯材料(liao)配置里高(gao)鋁磚(zhuan)受(shou)高(gao)溫(wen)及熱力的(de)條件下(xia)極(ji)容易(yi)變形(xing)(xing)軟化，導(dao)致熔池區(qu)域的(de)碳素(su)材料(liao)隨(sui)之變形(xing)(xing)拉開縫隙(xi)(xi)，最后導(dao)致高(gao)溫(wen)硅水從碳素(su)材料(liao)縫隙(xi)(xi)漏出形(xing)(xing)成(cheng)穿爐(lu)事故(gu)。