感應(yīng)爐煉鋼方法按耐火材料性質(zhì)分為酸性冶煉和堿性冶煉法。酸性冶煉法冶煉時(shí)造酸性渣。所以耐火材料主要為石英砂和鋯英石,,其打結(jié),、烘烤,、燒結(jié)過程與冶煉鑄鐵相近,。石英砂或者鋯英砂爐襯一般用于低碳鋼或者低合金鋼的冶煉。堿性冶煉法冶煉時(shí)造堿性渣,,所以耐火材料為中性,、堿性耐火材料或者石墨坩堝等,,適用于高合金鋼、特殊鋼,、精密合金鋼等鋼種的冶煉,,在歷史上,有多重系列耐火材料用于感應(yīng)爐內(nèi)襯,,其中SiO2質(zhì)和鋯英石質(zhì)由于酸性曾經(jīng)偶爾被采用,,并延續(xù)至今,但更流行的感應(yīng)爐煉鋼用耐火材料主要是高鋁質(zhì),、MgO—CaO質(zhì)和由Spinel 組成的耐火材料。
感應(yīng)爐由于功能的多樣化,,需要多種高性能耐火材料與之相適應(yīng),。也就是說,耐火材料在感應(yīng)爐中的應(yīng)用,,不僅需考慮爐型,、爐體結(jié)構(gòu)和熔煉工藝,而且也要考慮耐火材料的材質(zhì)及其從常溫到工作溫度之間的礦物相,、物理性能變化過程和變化機(jī)理:同時(shí)還要根據(jù)應(yīng)用要求,,特別是革新設(shè)備的應(yīng)用要求進(jìn)行耐火材料的選擇和材料性能的改進(jìn)。
當(dāng)采用酸性煉鋼法時(shí),,由于冶煉時(shí)造酸渣,,所以無芯感應(yīng)爐里襯主要采用石英砂(有時(shí)也選用鋯英石),其筑襯方法,、烘烤制度和燒結(jié)過程與冶煉鑄鐵時(shí)幾乎相同,。
當(dāng)采用堿性煉鋼法煉鋼時(shí),內(nèi)襯則選用中性或堿性耐火材料以及石墨坩堝等,。這種冶煉方法主要適用于高合金鋼,、特種鋼、精密合金鋼等,。
堿性煉鋼,,由于石灰、螢石和各種鐵合金(硅鐵,、錳鐵,、鉻鐵和鉬鐵等)的加入,同熔煉鑄鐵相比,,熔渣成分復(fù)雜,,潤(rùn)濕性大,冶煉溫度高,,對(duì)耐火材料的侵蝕嚴(yán)重,。其中小型感應(yīng)爐普遍采用鎂質(zhì)耐火材料筑襯,。然而,由于MgO的膨脹系數(shù)大,,抗熱震性差,,而且存在容易被熔渣滲透,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剝落的問題,,因而不適于大容量,、間歇性操作感應(yīng)爐的使用條件。為了能與大容量,、間歇性操作的感應(yīng)爐的使用條件相適應(yīng),,可向鎂砂中添加適量的AL2O3細(xì)粉,利用反應(yīng):
MgO + AL2O3 → MgO · AL2O3(Spinel)
生成Spinel來抑制龜裂:或采用MgO—Spinel質(zhì)干式打結(jié)料,,利用Spinel的低熱膨脹性緩沖高溫應(yīng)力,,提高內(nèi)襯的抗熱震性。這類MgO + AL2O3質(zhì)或MgO—Spinel質(zhì)耐火材料屬于MgO — AL2O3系統(tǒng),。這些混合料經(jīng)高溫受熱后,,其礦物相均為方鎂石和尖晶石,2050℃以上則為方鎂石和液相,,因而具有優(yōu)異的高溫性能,。
在煉鋼應(yīng)用爐日趨大型化和高功率化的今天,重點(diǎn)則采用AL2O3基耐火材料并盡量提高其使用性能,。由于“配料熔煉”(使用直接還原鐵球作添加料等)無芯感應(yīng)爐的侵蝕性環(huán)境和極嚴(yán)峻的熱震條件,,必須向AL2O3基耐火材料中配入MgO 、鉻礦包括(Cr2O3粉)和與合成Spinel等,,以優(yōu)化材料的性能,。