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感應爐用耐火材料的選擇

感應爐根據熔化金屬的種類(lèi)，渣的性質(zhì)、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(guò)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(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)熔化鑄鐵越來(lái)越多使用中頻或變頻爐。

鑄鐵感應爐內襯一般選用石英質(zhì)搗打料，硼酸為燒結劑的酸性?xún)纫r。天然石英在使用過(guò)程中由于晶型轉變產(chǎn)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(lèi)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(lái)有些地方石英質(zhì)內襯使用壽命顯著(zhù)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(xiàn)圈打結

選用絕緣膠泥均勻涂覆于感應線(xiàn)圈表面，膠泥層厚8 ~15 mm，烘干后具有良好的絕緣性能，在線(xiàn)圈絕緣層內鋪設層石棉板和一層玻璃絲布，鋪設時(shí)手工平整壓實(shí)各層材料，再用彈簧圈上下繃緊。搗固石英砂時(shí)，自上而下逐個(gè)移動(dòng)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(shí)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(shí)產(chǎn)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(shí)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(guò)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?xún)纫r，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(diǎn)。同時(shí)克服了天然石英在長(cháng)期使用過(guò)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(zhì)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(zhì)量分數55~66%的三級鋁礬土熟料，就能滿(mǎn)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(zhì)（偶爾使用）、氧化鎂質(zhì)、鎂尖晶石質(zhì)等干式搗打料，使用壽命在50~150爐次。鎂質(zhì)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?xún)?yōu)、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(guò)程中由于膨脹、收縮，內襯會(huì )產(chǎn)生裂紋和剝落，因此，鎂質(zhì)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(zhì)的，同時(shí)使用中的二次尖晶石化使材料產(chǎn)生膨脹，能抑制裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，并且尖晶石的抗渣性?xún)?yōu)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(fā)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(yōu)良的高溫性能，即耐侵蝕、接觸鋼水的受熱面不產(chǎn)生裂紋、不發(fā)生滲鋼液漏鋼液等問(wèn)題。為了滿(mǎn)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(zhì)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(tài)體積穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在使用過(guò)程中產(chǎn)生二次尖晶石化的體積膨脹能有效的抑制內襯龜裂的產(chǎn)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(zhù)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(lái)說(shuō)，石英、高鋁礬土、莫來(lái)石和剛玉質(zhì)材料都能滿(mǎn)足要求。由于石英質(zhì)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(wú)芯感應爐上可使用莫來(lái)石質(zhì)或高鋁質(zhì)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(shí)，可用剛玉質(zhì)內襯。近年來(lái)國外已經(jīng)出現30t以上的大型無(wú)芯感應爐，我國蘇州銅材廠(chǎng)16t工頻熔銅爐使用剛玉質(zhì)內襯材料，添加抗滲劑，與銅液中的Mn、Ni、Al等均不發(fā)生反應，不發(fā)生粘渣，使用壽命超過(guò)3年（700多爐次）。紫銅為銅合金中滲透性較強的一種，熔點(diǎn)為1083 ℃，熔煉時(shí)，熔體向襯體內部滲透，發(fā)生氧化并伴隨體積膨脹和生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，發(fā)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(shí)，溫度為1350℃，采用臨界顆粒達10 mm的莫來(lái)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(yōu)點(diǎn)是可以快速更換節省燒結時(shí)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(guò)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(zhì)、莫來(lái)石質(zhì)內襯，其一般施工和烘烤周期較長(cháng)，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(xiàn)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(zhì)、莫來(lái)石質(zhì)、剛玉質(zhì)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(wú)芯中頻感應爐生產(chǎn)水淬鎳，使用中內村耐火材料受到金屬液產(chǎn)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(huán)作用，并且鎳液有極強的穿透力，經(jīng)常出現爐底燒穿及線(xiàn)圈打火事故，使用壽命在十幾爐。某耐火集團公司通過(guò)鎂質(zhì)、鎂尖晶石質(zhì)、鋁尖晶石質(zhì)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。