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坩堝式感應(yīng)電爐爐襯耐火材料選擇
耐火材料爐襯，是坩堝式感應(yīng)電爐重要組件，影響爐子的熔煉功能、鋼的冶金質(zhì)量，尤其關(guān)鍵的是作業(yè)安全。坩堝式感應(yīng)電爐適用于各種鑄造合金的熔煉，如鑄鐵、鑄鋼、銅合金、鋁合金和鋅合金等。小型感應(yīng)電爐，爐襯可購(gòu)買(mǎi)成型的預(yù)制坩堝，而實(shí)際生產(chǎn)中用于鑄鋼的坩堝式感應(yīng)電爐，一般都由鑄造廠(chǎng)根據(jù)熔煉合金的品種選購(gòu)適用的耐火材料，自行修筑爐襯，并做好燒結(jié)的作業(yè)。
適用于煉鋼用爐的襯耐火材料
隨著感應(yīng)電爐在鑄鋼行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，爐襯的耐火材料也從硅砂到鎂砂再到尖晶石不斷斷升級(jí)和改善，目前，各工業(yè)國(guó)家鑄鋼所用的坩堝式感應(yīng)電爐，基本上都采用尖晶石型爐襯。
（1）硅砂爐襯
以硅砂為基本耐火材料修筑的爐襯，通常也稱(chēng)為酸性爐襯。硅砂的優(yōu)點(diǎn)很多：首先是是資源豐富、價(jià)格低廉；而且以硅砂為基本耐火材料制成的坩堝，在接近其熔點(diǎn)的高溫下仍具有很好的強(qiáng)度，耐驟冷、驟熱的性能好；特別應(yīng)該提到的是，爐襯燒結(jié)過(guò)程中，硅砂的石英相變膨脹能彌補(bǔ)燒結(jié)過(guò)程中的體積收縮，從而提高燒結(jié)層的致密度,降低爐襯燒結(jié)層中的孔隙率。因此，各國(guó)鑄造行業(yè)中，用于熔煉各種鑄鐵的坩堝式感應(yīng)電爐都廣泛采用以硅砂為基礎(chǔ)的爐襯材料。
但是，SiO2的耐火度低，基本上就不能適應(yīng)煉鋼溫度。而且，SiO2在高溫下的化學(xué)活性很強(qiáng)，能與煉鋼過(guò)程中的各種堿性氧化物乃至中性氧化物作用，例如，F(xiàn)eO與硅砂接觸后易于生成熔點(diǎn)為1205℃的鐵橄欖石（Fe2SiO4），鐵橄欖石還能進(jìn)一步與SiO2或FeO作用，生成熔點(diǎn)為1130℃的共晶組分。此外，SiO2還可能被鋼液中一些活性較強(qiáng)的元素還原。因此，硅砂爐襯用于煉鋼，既不能保證鋼的冶金質(zhì)量，也不能保證爐襯的壽命。從上世紀(jì)80年代后期起，各工業(yè)國(guó)家用感應(yīng)電爐生產(chǎn)鑄鋼件的鑄造廠(chǎng)，就已經(jīng)不用硅砂爐襯。據(jù)我所知，我國(guó)迄今仍有一些企業(yè)采用硅砂爐襯熔煉鑄鋼，這種狀況是亟待改進(jìn)的。
（2）鎂砂爐襯
常用的爐襯材料是MgO含量為86％以上的冶金鎂砂，是由菱鎂礦經(jīng)高溫煅燒制成的。如果將冶金鎂砂置電弧爐中重熔，可使其中SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)的含量降低，得到純度更高（MgO含量在96％以上）的電熔鎂砂。電熔鎂砂多用于制作真空感應(yīng)電爐的爐襯。
冶金鎂砂的耐火度很高，是堿性電弧煉鋼爐的常規(guī)爐襯材料，雖然其熔點(diǎn)很高，不容易燒結(jié)，而且膨脹系數(shù)大，但是由于電弧爐的爐襯很厚，借助于加入大量的粘結(jié)材料、用濕法打結(jié)，完全可以彌補(bǔ)這方面的不足。
如果將冶金鎂砂作為感應(yīng)電爐的爐襯材料，則由于爐襯厚度的制約，又不宜用濕法打結(jié)，這些不足之處的負(fù)面作用就非常明顯，因而。氧化鎂材料的制成的坩堝容易產(chǎn)生龜裂，間歇作業(yè)的爐子情況尤為嚴(yán)重。
（3）氧化鋁質(zhì)爐襯
氧化鋁和鋯砂都屬于中性耐火材料，其中應(yīng)用最廣泛的是氧化鋁，很少采用鋯砂作爐襯材料。
單用氧化鋁作爐襯材料，抗裂和防止酸性爐渣侵蝕的能力較強(qiáng)，但不適于造堿性爐渣。而且，由于其耐火度高、燒結(jié)性能較差，爐襯壽命也不很高。
（4）尖晶石型爐襯
尖晶石礦物具有類(lèi)質(zhì)同象的特征，品種很多，成分也比較復(fù)雜，常見(jiàn)的尖晶石有以下幾種：鎂鋁尖晶石、鐵鋁尖晶石、鉻鐵礦（鐵鉻尖晶石）、磁鐵礦（鐵尖晶石）、鎂鐵尖晶石、鋅鋁尖晶石、鎂鉻尖晶石、鋅鐵尖晶石、錳鉻尖晶石、錳鋁尖晶等。用作煉鋼用感應(yīng)電爐爐襯材料的，主要是鎂鋁尖晶石（MgO?Al2O3），通常簡(jiǎn)稱(chēng)為“尖晶石”。純鎂鋁尖晶石中，MgO含量只不過(guò)是28.2％，但仍屬于堿性耐火材料。
鎂鋁尖晶石系材料的耐火度高，熱膨脹系數(shù)小，高溫下的熱穩(wěn)定性好、抗堿性爐渣侵蝕的能力強(qiáng)。尤其應(yīng)該提到的是：MgO和Al2O3在燒結(jié)形成尖晶石的過(guò)程中有7.9％的體積膨脹，可以彌補(bǔ)燒結(jié)過(guò)程中的體積收縮，減少燒結(jié)層的孔隙率。
但是每一個(gè)窯爐都有自己獨(dú)特的爐況和特性，因此在選擇爐襯時(shí)應(yīng)根據(jù)自己的各項(xiàng)具體條件，通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化、選定最適宜的配比，制定合適爐襯材料。這樣，既可以確保爐襯壽命長(zhǎng)、鋼的冶金質(zhì)量高，還可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本。
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