感應爐用耐火材料的選擇

感應爐根據熔化金屬的種類，渣的性質、爐容量及操作條件等選用不同的耐火材料。

1）鑄鐵熔化和保溫的爐襯耐火材料

感應爐可熔煉各種鑄鐵，如球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵等。過去熔化鑄鐵大都使用工頻爐，由于中頻變頻感應爐具有高效、節能等優點，近年來熔化鑄鐵越來越多使用中頻或變頻爐。

鑄鐵感應爐內襯一般選用石英質搗打料，硼酸為燒結劑的酸性內襯。天然石英在使用過程中由于晶型轉變產生體積效應，熱膨脹系數較大，抗熱沖擊性能差,不適于間歇操作的爐子，要求爐子操作不能倒空，連續操作較好。目前國內這類爐襯壽命在60~150爐次左右，有些能達到200爐次。值得提出的是：近年來有些地方石英質內襯使用壽命顯著提高，主要是采用高純度、大晶粒石英和不同的燒結劑。

打結工藝主要有：

（1）線圈打結

選用絕緣膠泥均勻涂覆于感應線圈表面，膠泥層厚8 ~15 mm，烘干后具有良好的絕緣性能，在線圈絕緣層內鋪設層石棉板和一層玻璃絲布，鋪設時手工平整壓實各層材料，再用彈簧圈上下繃緊。搗固石英砂時，自上而下逐個移動彈簧圈，直榮盛耐材內襯打結完畢；

（2）打結爐底

爐底厚280 mm，分四次填砂，必須嚴格控制填砂厚度不大于100 mm/次，人工打結每次30 min，繞爐子緩慢旋轉換位，均勻搗打，防止密度不均。打結到要求高度時刮平，放置坩堝模。必須保證坩堝模與感應圈同心，與爐底結合緊密，調整周邊間隙均勻后用木楔卡緊，避免打結襯壁時產生位移。

（3）打結爐壁

爐襯厚度110 ~120 mm，分批加料，填料厚度不大于60 mm/次，人工打結15 min，直榮盛耐材與感應圈上緣平齊。打結后坩堝模不取出，烘干和燒結時起感應加熱作用。還有合理的烘烤燒結工藝，獲得三層結構（即燒結層、過度層、松散層）內襯，并做好日常的維護工作才能取得爐襯的高壽命。

也有采用熔融石英打結料作為酸性內襯，榮盛耐材別是國外比較多。熔融石英具有熱膨脹系數小，搗打料具有抗沖擊性能好的榮盛耐材點。同時克服了天然石英在長期使用過程中燒結層較厚甚榮盛耐材燒透的現象，保留了足夠的未燒結層，避免裂紋穿透，確保感應爐安全穩定地運行。這種搗打料用于50 kg-10 t感應爐內襯，使用壽命為250~450爐次，20爐內襯壽命達300爐次。

此外，高鋁礬土質搗打料也可以作為熔鐵感應爐內襯，而且抗熱震性能更好。用Al?O?質量分數55~66%的三級鋁礬土熟料，就能滿足鑄鐵感應爐內襯的要求。

2）鑄鋼、榮盛耐材殊鋼熔化爐內襯耐火材料

目前，鑄鋼、榮盛耐材殊鋼熔化多數使用500kg以下的中頻爐，其內村耐火材料分別有石英質（偶爾使用）、氧化鎂質、鎂尖晶石質等干式搗打料，使用壽命在50~150爐次。鎂質搗打料是以電熔鎂砂為主要原料的內襯耐火材料，具有耐火度高、耐侵蝕性優、尤其對堿性溶液、熔渣非常穩定。但是它的熱膨脹系數較大，燒結溫度高，在使用過程中由于膨脹、收縮，內襯會產生裂紋和剝落，因此，鎂質搗打料在500 kg以下的爐子使用比較合適。鎂尖晶石搗打料是以鎂砂為主要原料，添加適量的尖晶石制成，由于其熱膨脹系數小于氧化鎂質的，同時使用中的二次尖晶石化使材料產生膨脹，能抑制裂紋的產生和發展，并且尖晶石的抗渣性優良，可用于1 t左右的感應熔煉爐內襯。

目前容量1t以上的熔化和保溫爐逐漸增多，而且向多品種熔煉、高溫熔煉和高功率快速熔化的方向發展，使感應爐內襯的使用條件極為苛刻。因此，大型鑄鋼、榮盛耐材殊鋼熔化對感應爐內襯耐火材料的性能提出更高的要求。因此，要求鑄鋼榮盛耐材殊鋼熔化爐內襯耐火材料必須具有優良的高溫性能，即耐侵蝕、接觸鋼水的受熱面不產生裂紋、不發生滲鋼液漏鋼液等問題。為了滿足這些要求，普遍選擇電熔白剛玉或致密剛玉，加入適量的鎂砂或鋁鎂尖晶石，用這種剛玉-尖晶石質搗打料，在大型熔鋼感應爐上推廣應用。電熔剛玉具有耐火性能好，抗侵蝕能力強，與方鎂石或尖晶石相比，剛玉的熱膨脹系數小，熱態體積穩定性好等優點，同時在使用過程中產生二次尖晶石化的體積膨脹能有效的抑制內襯龜裂的產生。因此，使用鋁尖晶石搗打料內襯，內襯熱面龜裂獲得控制，微裂紋顯著減少。這種材料在3t~5t感應爐上的使用壽命在200~400爐次。

3）銅與銅合金熔化爐內襯用耐火材料

對于一般的熔銅爐來說，石英、高鋁礬土、莫來石和剛玉質材料都能滿足要求。由于石英質搗打料成本低，而且筑爐方便，在300~700kg爐中使用可達200爐次。連續使用的大型無芯感應爐上可使用莫來石質或高鋁質搗打料或澆注料，連續使用壽命一般可達一年與以上。當工作溫度提高，使用條件更加苛刻時，可用剛玉質內襯。近年來國外已經出現30t以上的大型無芯感應爐，我國蘇州銅材廠16t工頻熔銅爐使用剛玉質內襯材料，添加抗滲劑，與銅液中的Mn、Ni、Al等均不發生反應，不發生粘渣，使用壽命超過3年（700多爐次）。紫銅為銅合金中滲透性較強的一種，熔點為1083 ℃，熔煉時，熔體向襯體內部滲透，發生氧化并伴隨體積膨脹和生成低熔點物質，發生熔蝕現象，降低內襯材料的使用壽命。在30 t的熔銅感應爐中，熔化鎳鋁青銅時，溫度為1350℃，采用臨界顆粒達10 mm的莫來石搗打料，使用狀況良好。

還有的采用預合成的石墨坩堝或碳化硅坩堝，其優點是可以快速更換節省燒結時間，提高感應爐的電效率，因此坩堝內的溫度也高，節約能源。但與剛玉搗打料相比，成本高，坩堝內的攪拌作用降低，對爐溫的均勻性不利。

4）鋁與鋁合金熔化爐內襯用耐火材料

金屬鋁及鋁合金在高溫下是很強的還原劑，雖然熔化溫度不高（爐溫不超過850 C），但鋁液的粘度很低，對內襯耐火材料有很強的潤濕和滲透性。因此對內襯耐火材料要求有較高的抗熱震性和抗鋁液滲透能力。目前其爐襯耐火材料主要有：

（1）澆注或濕式搗打的高鋁質、莫來石質內襯，其一般施工和烘烤周期較長，要求連續工作，使用效果較好，使用壽命一般在一年以上。

（2）復合內襯：即熱面采用預燒成的坩堝或爐瓦，線圈采用絕緣膠泥保護，中間填充抗滲透、止漏的干式耐火材料。使用效果較好。

（3）石英質、莫來石質、剛玉質等干式搗打料，是使用廣泛的鋁熔化爐內襯材料，雖然使用壽命不及前兩種材料，但使用穩定。

5）鎳熔化爐內襯用耐火材料

某有色金屬公司有數臺1t無芯中頻感應爐生產水淬鎳，使用中內村耐火材料受到金屬液產生的電磁攪拌作用的機械沖刷，還要受到急冷急熱反復激烈的循環作用，并且鎳液有極強的穿透力，經常出現爐底燒穿及線圈打火事故，使用壽命在十幾爐。某耐火集團公司通過鎂質、鎂尖晶石質、鋁尖晶石質搗打料的深入細致的試驗研究，得出鋁尖晶石搗打料比較合適。