感应炉用耐火材料的选择

感应炉根据熔化金属的种类，渣的性质、炉容量及操作条件等选用不同的耐火材料。

1）铸铁熔化和保温的炉衬耐火材料

感应炉可熔炼各种铸铁，如球墨铸铁、蠕墨铸铁等。过去熔化铸铁大都使用工频炉，由于中频变频感应炉具有高效、节能等优点，近年来熔化铸铁越来越多使用中频或变频炉。

铸铁感应炉内衬一般选用石英质捣打料，硼酸为烧结剂的酸性内衬。天然石英在使用过程中由于晶型转变产生体积效应，热膨胀系数较大，抗热冲击性能差,不适于间歇操作的炉子，要求炉子操作不能倒空，连续操作较好。目前国内这类炉衬寿命在60~150炉次左右，有些能达到200炉次。值得提出的是：近年来有些地方石英质内衬使用寿命显著提高，主要是采用高纯度、大晶粒石英和不同的烧结剂。

打结工艺主要有：

（1）线圈打结

选用绝缘胶泥均匀涂覆于感应线圈表面，胶泥层厚8 ~15 mm，烘干后具有良好的绝缘性能，在线圈绝缘层内铺设层石棉板和一层玻璃丝布，铺设时手工平整压实各层材料，再用弹簧圈上下绷紧。捣固石英砂时，自上而下逐个移动弹簧圈，直荣盛耐材内衬打结完毕；

（2）打结炉底

炉底厚280 mm，分四次填砂，必须严格控制填砂厚度不大于100 mm/次，人工打结每次30 min，绕炉子缓慢旋转换位，均匀捣打，防止密度不均。打结到要求高度时刮平，放置坩埚模。必须保证坩埚模与感应圈同心，与炉底结合紧密，调整周边间隙均匀后用木楔卡紧，避免打结衬壁时产生位移。

（3）打结炉壁

炉衬厚度110 ~120 mm，分批加料，填料厚度不大于60 mm/次，人工打结15 min，直荣盛耐材与感应圈上缘平齐。打结后坩埚模不取出，烘干和烧结时起感应加热作用。还有合理的烘烤烧结工艺，获得三层结构（即烧结层、过度层、松散层）内衬，并做好日常的维护工作才能取得炉衬的高寿命。

也有采用熔融石英打结料作为酸性内衬，荣盛耐材别是国外比较多。熔融石英具有热膨胀系数小，捣打料具有抗冲击性能好的荣盛耐材点。同时克服了天然石英在长期使用过程中烧结层较厚甚荣盛耐材烧透的现象，保留了足够的未烧结层，避免裂纹穿透，确保感应炉安全稳定地运行。这种捣打料用于50 kg-10 t感应炉内衬，使用寿命为250~450炉次，20炉内衬寿命达300炉次。

此外，高铝矾土质捣打料也可以作为熔铁感应炉内衬，而且抗热震性能更好。用Al₂O₃质量分数55~66%的三级铝矾土熟料，就能满足铸铁感应炉内衬的要求。

2）铸钢、荣盛耐材殊钢熔化炉内衬耐火材料

目前，铸钢、荣盛耐材殊钢熔化多数使用500kg以下的中频炉，其内村耐火材料分别有石英质（偶尔使用）、氧化镁质、镁尖晶石质等干式捣打料，使用寿命在50~150炉次。镁质捣打料是以电熔镁砂为主要原料的内衬耐火材料，具有耐火度高、耐侵蚀性优、尤其对碱性溶液、熔渣非常稳定。但是它的热膨胀系数较大，烧结温度高，在使用过程中由于膨胀、收缩，内衬会产生裂纹和剥落，因此，镁质捣打料在500 kg以下的炉子使用比较合适。镁尖晶石捣打料是以镁砂为主要原料，添加适量的尖晶石制成，由于其热膨胀系数小于氧化镁质的，同时使用中的二次尖晶石化使材料产生膨胀，能抑制裂纹的产生和发展，并且尖晶石的抗渣性优良，可用于1 t左右的感应熔炼炉内衬。

目前容量1t以上的熔化和保温炉逐渐增多，而且向多品种熔炼、高温熔炼和高功率快速熔化的方向发展，使感应炉内衬的使用条件极为苛刻。因此，大型铸钢、荣盛耐材殊钢熔化对感应炉内衬耐火材料的性能提出更高的要求。因此，要求铸钢荣盛耐材殊钢熔化炉内衬耐火材料必须具有优良的高温性能，即耐侵蚀、接触钢水的受热面不产生裂纹、不发生渗钢液漏钢液等问题。为了满足这些要求，普遍选择电熔白刚玉或致密刚玉，加入适量的镁砂或铝镁尖晶石，用这种刚玉-尖晶石质捣打料，在大型熔钢感应炉上推广应用。电熔刚玉具有耐火性能好，抗侵蚀能力强，与方镁石或尖晶石相比，刚玉的热膨胀系数小，热态体积稳定性好等优点，同时在使用过程中产生二次尖晶石化的体积膨胀能有效的抑制内衬龟裂的产生。因此，使用铝尖晶石捣打料内衬，内衬热面龟裂获得控制，微裂纹显著减少。这种材料在3t~5t感应炉上的使用寿命在200~400炉次。

3）铜与铜合金熔化炉内衬用耐火材料

对于一般的熔铜炉来说，石英、高铝矾土、莫来石和刚玉质材料都能满足要求。由于石英质捣打料成本低，而且筑炉方便，在300~700kg炉中使用可达200炉次。连续使用的大型无芯感应炉上可使用莫来石质或高铝质捣打料或浇注料，连续使用寿命一般可达一年与以上。当工作温度提高，使用条件更加苛刻时，可用刚玉质内衬。近年来国外已经出现30t以上的大型无芯感应炉，我国苏州铜材厂16t工频熔铜炉使用刚玉质内衬材料，添加抗渗剂，与铜液中的Mn、Ni、Al等均不发生反应，不发生粘渣，使用寿命超过3年（700多炉次）。紫铜为铜合金中渗透性较强的一种，熔点为1083 ℃，熔炼时，熔体向衬体内部渗透，发生氧化并伴随体积膨胀和生成低熔点物质，发生熔蚀现象，降低内衬材料的使用寿命。在30 t的熔铜感应炉中，熔化镍铝青铜时，温度为1350℃，采用临界颗粒达10 mm的莫来石捣打料，使用状况良好。

还有的采用预合成的石墨坩埚或碳化硅坩埚，其优点是可以快速更换节省烧结时间，提高感应炉的电效率，因此坩埚内的温度也高，节约能源。但与刚玉捣打料相比，成本高，坩埚内的搅拌作用降低，对炉温的均匀性不利。

4）铝与铝合金熔化炉内衬用耐火材料

金属铝及铝合金在高温下是很强的还原剂，虽然熔化温度不高（炉温不超过850 C），但铝液的粘度很低，对内衬耐火材料有很强的润湿和渗透性。因此对内衬耐火材料要求有较高的抗热震性和抗铝液渗透能力。目前其炉衬耐火材料主要有：

（1）浇注或湿式捣打的高铝质、莫来石质内衬，其一般施工和烘烤周期较长，要求连续工作，使用效果较好，使用寿命一般在一年以上。

（2）复合内衬：即热面采用预烧成的坩埚或炉瓦，线圈采用绝缘胶泥保护，中间填充抗渗透、止漏的干式耐火材料。使用效果较好。

（3）石英质、莫来石质、刚玉质等干式捣打料，是使用广泛的铝熔化炉内衬材料，虽然使用寿命不及前两种材料，但使用稳定。

5）镍熔化炉内衬用耐火材料

某有色金属公司有数台1t无芯中频感应炉生产水淬镍，使用中内村耐火材料受到金属液产生的电磁搅拌作用的机械冲刷，还要受到急冷急热反复激烈的循环作用，并且镍液有极强的穿透力，经常出现炉底烧穿及线圈打火事故，使用寿命在十几炉。某耐火集团公司通过镁质、镁尖晶石质、铝尖晶石质捣打料的深入细致的试验研究，得出铝尖晶石捣打料比较合适。