感應爐用澆注料

感應爐用耐火材料的進展與其他冶金爐相比不是很明確，一般認為是由于其處理量小，因此，耐火材料的使用量也小的原因。1899年，瑞典已實際應用了低頻感應爐，美國于1920年在此基礎上發(fā)展到高頻爐(Ajax-North爐)，日本于1917年在八幡鋼鐵公司使用了3 t的感應爐。

二戰(zhàn)后的感應爐隨同汽車工業(yè)一同成長，其使用基數(shù)也逐漸增加，耐火材料技術方面必然有很大的進展。

感應爐用耐火材料所要具備的條件如下：

(1)耐侵蝕性(特別是高Mn鋼等);

(2)耐剝落性(急速升溫，急速溫度分配);

(3)體積穩(wěn)定性(從龜裂處向基體侵蝕);

(4)強度(裝入物的沖擊);

(5) 電氣絕緣性(防止內(nèi)襯短路發(fā)生)。

特別是電氣絕緣性，它是以往的耐火材料中完全可以忽視的特性。另外，無論哪種爐型，由于使用了薄的內(nèi)襯，因此，格外重視了其內(nèi)襯的可靠性(特別是龜裂的發(fā)生)。

爐體的結構分為坩堝型(圖1)和溝型(圖2)，另外，根據(jù)頻率數(shù)分為低頻爐(50/60Hz)，3倍頻爐(150/180Hz)、高頻爐(大于200Hz)，鑄鐵、鑄鋼的熔解一般用坩堝爐，保溫(溫度補償)—般用溝型爐感應爐也以鋁、銅等有色金屬為對象廣泛利用。

其耐火材料使用的是耐火磚和不定形耐火材料(打結料)， 耐火磚由于存在來自接縫處的對基體的侵濁問題，有必要在砌筑方式上下功夫，日本主要使用不定形耐火材料，為了避開內(nèi)襯內(nèi)部的水分、采用了干式打結方式或是低水分打結方式進行施工的方法。

鑄鐵在坩堝型中的熔解，作為其打結料使用傳統(tǒng)的天然硅石(SiO2)。至1980年，瑞典產(chǎn)的硅質(zhì)原料成為打結料的主流，最近使用了各種打結料，通常添加少量的燒結催化劑(比如硼酸)。硅質(zhì)打結料能夠成為多年的材質(zhì)主流不僅是它對于鑄鐵來講為酸性內(nèi)襯問題，而且經(jīng)濟上也合算，更重要的是由于硅質(zhì)材質(zhì)的相變所具有的奇特的線膨脹性，因而能夠得到優(yōu)良的體積穩(wěn)定性(不容易發(fā)生龜裂)。在耐火材料為硅質(zhì)的情況下，微龜裂具有熔融封閉的特性。

鑄鐵保溫使用溝型爐時，由于感應線圈部位產(chǎn)生高溫的原因而主要使用氧化鋁質(zhì)，一部分使用氧化鎂質(zhì)。由于爐容的擴大，氧化鋁質(zhì)、氧化鎂質(zhì)的不定形耐火材料的體積穩(wěn)定性成為問題，使用耐火磚(燒成品)的情況多起來。日本使用不定形耐火材料較多，一般的感應線圈部位的耐火材料為熔池壽命的一半。

鑄鋼和特殊鋼的熔解在使用坩堝爐的情況下，硅質(zhì)耐火材料不適于在高溫區(qū)使用而改為使用氧化鎂質(zhì)耐火材料，由于存在高膨脹性、耐崩裂(含有結構上的崩裂)方面的難點，從1970年開始使用氧化鎂尖晶石(MgO-MgO • Al2O3)類或是尖晶石類的耐火材料。也成功的使用了鎂橄欖石。溝型爐的情況下，感應線圈部位容易產(chǎn)生高溫，因此，使用了高純度的氧化鎂質(zhì)等耐火材料。

感應爐的耐火材料壽命，可以判斷由多個要因支配，其主要內(nèi)容是：

(1) 熔解物質(zhì)和耐火材料材質(zhì)的組合(相互反應);

(2) 爐型、爐容里及鋼水的流動;

(3) 熔解溫度;

(4) 冷卻條件;

(5) 操作頻率;

(6) 爐頂內(nèi)襯材質(zhì)(和坩堝內(nèi)襯的反應);

(7)渣組成。

上述各方面的內(nèi)容在I960年已大致掌握，其中，內(nèi)襯耐火材料和內(nèi)容物質(zhì)的反應。

這樣，感應爐的內(nèi)襯壽命，耐火材料的單耗由于使用狀況的不同而變化很大，關于坩堝的硅質(zhì)內(nèi)襯的實際效果，從文獻中可以引用其中一項估計數(shù)據(jù)：

鑄鐵、合金鑄鐵、球狀石墨鑄鐵：每噸鐵15~35kg

鑄鋼、合金鑄鋼、特殊鋼：每噸鋼5~10kg

感應爐的耐火材料在鋼鐵用耐火材料的技術當中，不可否認占有特殊的位置。但是，若考慮到感應加熱方式在今后鋼鐵工藝中擴大并有效使用的可能性。從耐火材料技術史的觀點看也少不了它的存在，特別是和真空熔解等工藝的關系，感應爐應該為進—步重視的領域。