無芯感應(yīng)電爐爐襯的主要失效形式

（1）熱應(yīng)力開裂

無芯感應(yīng)電爐爐襯的厚度較薄，一般為７０～１１０ｍｍ，內(nèi)側(cè)與高溫金屬液接觸，外側(cè)緊貼水冷線圈，耐火材料兩側(cè)存在很大溫差。由于爐襯在使用過程中受到周期性的加熱、冷卻作用，引起體積的膨脹與收縮，在其內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的循環(huán)熱震沖擊。以上這些因素均易導(dǎo)致爐襯發(fā)生熱應(yīng)力開裂。筑爐時(shí)爐襯料的分層易產(chǎn)生橫向裂紋，爐襯經(jīng)受急劇的冷熱循環(huán)沖擊時(shí)則易產(chǎn)生縱向裂紋。

（2）侵蝕

無芯感應(yīng)電爐爐襯受到的侵蝕可分為金屬液侵蝕、熔渣侵蝕、電磁攪拌和過熱引起的機(jī)械侵蝕。

（ａ）金屬液侵蝕

堿性鎂砂爐襯對(duì)Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ的承受能力良好，而對(duì)Ｃ、Ｓｉ的承受能力較弱，在高溫下金屬液中〔Ｃ〕、〔Ｓｉ〕的活性增強(qiáng)，與爐襯表面的ＭｇＯ發(fā)生界面反應(yīng)，使?fàn)t襯受損。例如：鎂砂爐襯熔煉高錳鋼時(shí)，ＭｇＯ與鋼液中的〔Ｃ〕

發(fā)生以下反應(yīng)：ＭｇＯ＋［Ｃ］（ｓ）→Ｍｇ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）

由于感應(yīng)電爐的電磁攪拌作用，反應(yīng)生成物易離開反應(yīng)區(qū)使反應(yīng)不斷進(jìn)行，從而加劇爐襯侵蝕。金屬液中的元素如Ｔｉ、Ｂ、Ｒｅ等在高溫作用下均會(huì)與爐襯材料發(fā)生相互反應(yīng)，使?fàn)t襯遭到侵蝕。

采用酸性硅砂爐襯熔煉時(shí)，ＳｉＯ２與金屬液中的〔Ｃ〕

發(fā)生以下反應(yīng)：ＳｉＯ２（ｓ）＋２［Ｃ］（ｓ）→［Ｓｉ］（ｓ）＋２ＣＯ（ｇ）

對(duì)于球鐵熔煉，該反應(yīng)的平衡溫度為１４６７℃，灰鐵為１５４０℃，可鍛鑄鐵為１５８０℃。當(dāng)熔化溫度超過平衡溫度時(shí)，爐襯中ＳｉＯ２被Ｃ還原，爐襯變薄。

（ｂ）熔渣侵蝕

由于爐料中存在鐵銹、回爐料不凈及金屬液高溫被氧化等因素，產(chǎn)生大量含ＦｅＯ的爐渣。在熔煉過程中，熔渣由于受到電磁攪拌作用，其粘度明顯降低，在與爐襯表面接觸時(shí)被深深地吸附在爐襯的孔隙間。在高溫下，被吸附的熔渣中的氧化物ＦｅＯ與酸性爐襯中的ＳｉＯ２、中性爐襯中的Ａｌ２Ｏ３、堿性爐襯中的ＭｇＯ等產(chǎn)生渣化反應(yīng)。這些反應(yīng)生成物的熔點(diǎn)較低（如ＦｅＯ?ＳｉＯ２的熔點(diǎn)僅１１７０℃），在高溫金屬液攪拌作用下極易熔化并很快離開反應(yīng)區(qū)，侵入渣中。爐襯材料的堿度水平和爐渣組成的堿度差越大，爐襯就越容易被侵蝕。

（ｃ）電磁攪拌和過熱引起的機(jī)械侵蝕

在與金屬液接觸的界面處，或混有金屬物的爐襯局部區(qū)域，或由于爐料“搭橋”引起金屬液過熱的爐襯局部區(qū)域，爐襯實(shí)際上已呈軟化狀態(tài)。金屬液在電磁攪拌力作用下，將會(huì)不斷地對(duì)軟化的爐襯界面進(jìn)行沖刷。

（3）剝落

剝落是爐襯材料以塊狀或片狀的形式從爐襯表層掉落下來的一種現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因有： （ａ）熱應(yīng)力：當(dāng)此熱應(yīng)力超過爐襯的耐沖擊強(qiáng)度和裂紋彌合能力時(shí)，便產(chǎn)生裂紋。裂紋嚴(yán)重時(shí)，材料將在裂紋交叉處發(fā)生剝落。 （ｂ）機(jī)械損傷：其來源主要有：加裝料時(shí)大塊狀爐料的硬性撞擊，冷卻清渣時(shí)鏟子的機(jī)械沖擊以及處理爐料“架橋”現(xiàn)象時(shí)的錘擊振動(dòng)。 （ｃ）金屬液沖刷與粘滯：金屬液在電磁攪拌作用下，粘度低、流動(dòng)性好，極易浸入爐襯中的微小孔洞和裂紋，致使?fàn)t襯顆粒結(jié)合松弛，在反復(fù)的熔煉過程中這些顆粒極易剝落。金屬液出爐后，粘滯在爐襯內(nèi)壁上的殘留金屬液出現(xiàn)凝固收縮，容易將其附著的部分從爐襯表面剝落下來。

（ｄ）膨脹剝落：因不同的熱膨脹率所引起的爐襯剝落現(xiàn)象一般發(fā)生在爐襯燒結(jié)層被金屬液嚴(yán)重滲透的部位。在交替變化的冷熱循環(huán)中，被嚴(yán)重滲透部位的熱膨脹率與未被滲透部位的熱膨脹率差別很大，在兩者的界面處容易產(chǎn)生不規(guī)則應(yīng)力而造成剝落。

（4）滲透

滲透是指金屬液對(duì)爐襯孔洞、裂紋的浸入和填充，其形式主要有２種：一種是金屬液浸潤(rùn)，即金屬液通過爐襯連續(xù)的孔隙滲入爐襯中，并沿垂直于爐襯表面的方向延伸；另一種是裂紋滲透，因金屬液浸透造成爐襯材料熱膨脹、力學(xué)性能改變等引起爐襯開裂，金屬液充填裂紋的縫隙。

（5）結(jié)渣

爐料中的雜質(zhì)和銹蝕物在金屬液中以懸浮的固態(tài)顆粒或熔渣液滴的形式存在。因其對(duì)爐襯表面具有粘附性而在上面沉積，成為結(jié)渣基底。沒有上浮至金屬液液面而被結(jié)渣層粘住了的大的懸浮顆粒使結(jié)渣層進(jìn)一步加厚。

采用硅砂爐襯熔煉時(shí)，如果熔化溫度較低，爐料中混入的Ｓｉ及金屬液中的〔Ｓｉ〕與Ｏ２

發(fā)生反應(yīng)：［Ｓｉ］（ｓ）＋Ｏ２（ｇ）→ＳｉＯ２（ｓ）

生成的ＳｉＯ２在熔煉時(shí)被吸附到爐襯表面，形成爐瘤，使?fàn)t襯變厚。