在硅溶膠精鑄工藝生產中，常用的感應電爐容量均小于350㎏，大多為100至150㎏容量的快速熔煉爐，主要是熔煉合金鋼，由于精密鑄造對合金的熔煉不屬于完整的冶煉過程，而是用化學成合格的或基本合格的且很純凈合金料進行快速重熔，為保證合金液的純凈除要十分重視爐料的純凈度外，對直接接觸合金的爐襯材料的要求要嚴格，由于合金在熔化過程中被氧化污染的源頭是爐襯、爐料和大氣三個方靣，因而對爐襯材料的要求是，純凈度高、雜質少、高溫下不污染鋼液，且其軟化點高于合金的最高熔化溫度，使用壽命長。表1為適于作爐襯的幾種耐火材料旳主要性能。這些材料除石英外大多是通過電熔或高純原料高溫煅燒而成，雜質含量低，適于精密鑄造非真空感應熔煉電爐使用，可根據(jù)熔煉的合金種類進行選擇。

　　1. 鎂質材料爐襯

　　目前囯內硅溶膠工藝精鑄生產中常用的爐襯材料是氧化鎂質材料，表1中電熔鎂砂是由精選的菱鎂石或高純的輕燒鎂在電弧爐或電渣爐中熔融，氧化鎂中的雜質被熔化成低熔點的熔渣而去除，氧化鎂熔體冷卻后形成方鎂石晶體，再經(jīng)破碎即為電熔鎂砂，其氧化鎂含量特級的可達98%以上。另一種海水鎂砂是用海水(含氯化鎂及硫酸鎂)與消化石灰進行反應形成氫氧化鎂，經(jīng)過濾干燥后，再輕燒后制成團粒狀，在回轉窯中經(jīng)1700-1800℃重燒而成具有方鎂石晶體的顆粒料，它的純度高、密度大、組織均勻且體積變化相對小些，優(yōu)于電熔鎂砂。從表1可知這兩種鎂砂具有高的熔點和軟化點，因而能滿足精密鑄造各種合金鋼的熔化需要，而且鎂砂中雜質含量極少，方鎂石在高溫下也極為穩(wěn)定，故此爐襯材料不會污染合金，但是在實陳使用中也發(fā)現(xiàn)它的兩點不足：①由于鎂砂的熱膨脹系數(shù)大，抗熱震性差，這種材料搗固的坩堝在冷熱交替的工況下，其一是被燒結的表層易產生裂紋，寬大的裂紋必須細心修補，細小裂紋在再次熔化時，先需用小功率加熱，使坩堝燒結層受熱膨脹而彌合裂紋后才能大功率熔化合金，否則合金液容易滲入裂縫造成穿爐;其二是由于爐襯的未燒結層的鎂砂反復受熱反復膨脹，至使爐襯未燒結層由緊實變疏松，可觀察到爐面逐漸上凸，因而在后續(xù)的熔化中，爐襯熔蝕加快，從而降低了爐襯壽命;②由于鎂砂屬于堿性爐襯，易與爐料帶入的硅酸鹽及氧化鐵等反應，如果熔煉過程中用石灰等堿性造渣劑時，則會與上述外來物形成融渣如表2中1-5的物質，可以撇出爐外，但因精鑄的熔煉都是快速重熔，沒按正規(guī)程序造堿性石灰渣，爐料帶入的硅酸鹽及氧化鐵等在熔煉過程的高溫下將直接與鎂砂坩堝的表面反應，生成如表2中6-8的鐵酸鎂和鎂橄欖石等物質，其生成物熔點略高于鋼液，故粘附在坩堝壁和爐底上，而不易清除，即所謂氧化鎂爐襯掛渣嚴重，爐壁顯得不乾凈，爐壁粘附熔渣增厚，爐底逐漸墊高，爐子容量會逐漸變小，同時不干凈的爐襯會污染再次熔煉的鋼液。

　　2.剛玉-鎂鋁尖晶石爐襯

　　2.1.剛玉作爐襯材料的特點。剛玉為αAl2O3,晶體結構，按其制造方法分為電熔剛玉和板狀剛玉，前者是將氧化鋁原料經(jīng)電弧爐高溫熔融，冷卻后形成αAl2O3晶體，在剔除雜質融體后破碎加工而成，后者是用高純的氧化鋁原料制成球形后輕燒，再在豎窯中經(jīng)1800-1900℃的高溫燒結，完成αAl2O3的再結晶過程，冷卻后進行破碎加工，晶體尺寸大，呈平板狀交錯排列，故稱板狀剛玉，它顯氣孔率低，結實致密且氧化鈉含量低，其性能優(yōu)于電熔剛玉。從表1中可知剛玉的軟化點足以滿足鑄鋼熔化的需要，而且熱膨脹系數(shù)低，克服了氧化鎂質材料的不足;三氧化二鋁屬于兩性化合物，能抵抗一般的酸性或堿性熔渣的侵蝕，但不適于高堿度的爐渣，由于精密鑄造的合金熔化采用快速重熔，也很少出現(xiàn)這類爐渣，故剛玉爐村最大的優(yōu)點是不易掛渣，爐壁乾凈不污染鋼液;但氧化鋁的軟化點不及氧化鎂，故在熱爐連續(xù)熔化的加料時，不要用力沖撞爐襯，美囯等發(fā)達囯家鑄鋼行業(yè)的感應電爐爐襯廣泛釆用剛玉質材料。

　　2.2.新型的合成爐襯材料。鎂鋁尖晶石是冶金和工業(yè)用爐行業(yè)中，新型的優(yōu)質的合成耐火材料，它的分子式為MgAl2O4,是MgO-Al2O3二元相圖中唯一的化合物，其中MgO的質量分數(shù)為28.2%,Al2O3的質量分數(shù)為71.8%,從表1中可知它的熔點和軟化點略高于剛玉，而熱膨脹系數(shù)更低，抗熱震性更好，將MgO和Al2O3粉料混勻在1600℃以上高溫可形成尖晶石，以硼酸作礦化劑加入后可降低其燒結溫度。由于其優(yōu)良的高溫性能，特別適合爐襯溫度變化頻繁的感應電爐熔煉。

　　2.3.以剛玉為骨料，以鎂鋁尖晶石為連接橋的新型爐襯配方。爐襯材料的組成都是由粗細不同的顆粒材料進行合理級配組成骨料，其目的是提高其緊實密度，依靠骨料抵御高溫侵蝕，達到提高爐襯的使用壽命，此外配料中還要加入一定量的細粉料，它填充著大小顆粒料之間的間隙，在高溫下這些細粉料會先于顆粒料燒結，形成三維網(wǎng)狀結構，連結著大小顆粒骨料，使爐襯成為致密的整體結構。從中可以看出改善起連結橋作用的網(wǎng)狀結構的材質將會提高爐襯的整體壽命，故在氧化鎂質的爐襯材料中可以加入少量剛玉粉，而在剛玉質的爐襯材料中可以加入一定量的電熔鎂粉，其目的就是為了形成鎂鋁尖晶石的連接橋網(wǎng)絡。表3為剛玉-鎂鋁尖晶石爐襯的配方。

　　另加硼酸0.5%,作礦化劑，促進鋁鎂尖晶石形成。

　　配料時先將剛玉粉和電熔鎂粉充分拌勻，再加入兩種0-1段砂充分拌勻，然后將硼酸過100目篩或加少量熱水溶化后拌入，經(jīng)充分攪拌后再將其余的剛玉砂加入拌合作為《乾打法》筑爐的材料，爐領部位一般不接觸鋼液，但經(jīng)常會受到加料時人為的沖擊，故需增加其乾強度，爐領部位的材料可在原筑爐材料中再加10%左右粉料，并加少量水玻璃粘結劑，硼酸量也可增加至0.8%-1%.爐襯在使用100多爐后，可能局部有熔蝕現(xiàn)象，應用類似的同種粉料、細粒材料和粘結劑調合的修補料修補，目前已有商品可用，如95A爐體修補耐火坭的使用方便，效果就很好。筑爐的具體操作詳見《感應爐坩堝乾打法操作程序》。

　　3.鎂鋁尖晶石爐襯的應用體會

　　東營嘉揚精密金屬有限公司的澆鑄車間有150㎏快速感應爐 9臺，過去一直采用電熔鎂砂粉乾打法筑打爐襯，從 2010年7月開始使用板狀剛玉砂粉和電熔鎂砂粉自配鎂鋁尖晶石筑爐料，使用中有如下實際體會。

　　3.1. 兩種爐襯的數(shù)據(jù)對比

　　3.2. 兩種爐襯使用過程中對爐壁的觀察

　　鎂鋁尖晶石爐襯光滑，熔蝕均勻，熔煉碳鋼時也沒有變小跡象，熔煉量不斷加大，不受材質限制。

　　3.3. 兩種爐襯修補維護的差別

　?、冁V砂爐使用過程中需要重新筑4-5次爐嘴，1次需要30公斤鎂砂粉，基本全是熱爐時筑，既費時又費材料，增加人工;而鎂鋁尖晶石爐最多只筑1次爐嘴，既節(jié)約了時間，又省了材料。

　　②鎂砂爐產生裂縫不容易修補，而鎂鋁尖晶石爐用同種細粒材料的專用修補泥修補，結合效果非常好。

　　3.4.鎂鋁尖晶石爐襯的不足

　　①由于剛王-鎂鋁尖晶石軟化點比氧化鎂低，故高溫下爐壁較軟，加料時需要注意，否則容易碰撞出凹坑。

　?、趧傆?鎂鋁尖晶石爐襯抗高溫性不如鎂砂爐襯，熔煉溫度超過1700℃時，爐襯壽命會縮短。