1．爐襯耐火膠泥

耐火膠泥是一種耐熱、耐絕緣的材料。通常在感應線圈內壁涂摸一圈，厚度為1.5-2.5cm。其凝固干燥后就是一種保護感應線圈和提高線圈機械強度的材料，同時能使爐襯在垂直方向平滑熱脹冷縮，所以有時也叫永久爐襯。目前國內的耐火膠泥能在1800℃溫度下耐溫半個小時，能有效阻止漏爐。

2.爐襯（坩堝）材料的介紹

① 爐襯材料

常見的中頻爐坩堝有3種：堿性坩堝、酸性坩堝和中性坩堝。

用于制作堿性坩堝的材料主為氧化鎂；

用于制作酸性坩堝的材料僅有氧化硅；

用于制作中性坩堝的材料僅有氧化鋁、MgO·Al2O3復合氧化物、石墨等。

感應爐坩堝要求有下列特點：

⑴ 較高的耐火度。煉鋼坩堝要求在1700℃，熔煉鑄鐵坩堝要求1500℃;

⑵ 穩定的物化性質。要求坩堝制品耐熔渣和鋼液浸蝕；

⑶ 有良好的抗熱震性及高溫強度；

⑷ 有一定的絕緣性能；

⑸ 較小的導熱性；

⑹ 成本低，無污染。

中頻爐

常用的制造坩堝的耐火材料有鎂砂，鎂鋁尖晶石和石英砂3種。鎂鋁尖晶石是一種人工合成的耐火材料，理論成分為Al2O3=71.5%，MgO=28.5%；熔點為2135℃，耐火度約為1900℃，具有良好的抗熱震性，可用作各種感應爐坩堝材料。其生產方法是將Al2O3和MgO兩種原料混合后，用燒結合成或電弧、電渣法合成。

石英砂是酸性耐火材料，用于制作酸性坩堝。天然石英砂精選后，可得到純度較高的石英砂。石英砂的有害雜質是堿性氧化物。石英砂的耐火度約為1650℃，制作的坩堝工作溫度為1550℃。這種坩堝又優良的抗熱震性，低于1500℃使用時壽命較長。

制作坩堝的材料中，除了耐火材料外，還有少量添加劑。常用的是硼酸（H3BO3）。硼酸的主要作用是降低砂料的燒結溫度，促進鎂鋁尖晶石的形成，并且改變坩堝的體積變化率。加入不同數量的硼酸可以調節坩堝的體積變化率。不同的硼酸加入量對石英砂體積變化率影響不同。作為添加劑的硼酸，粒度一般小于0.5mm，達到工業純即可。硼酸的加入量與坩堝的工作溫度及使用條件有關，加入硼酸會使坩堝的工作溫度降低。在真空感應爐熔煉時，加入坩堝中的硼酸會使金屬液增硼，在熔煉超級合金時要注意這一點。

② 感應爐坩堝的成型

感應爐坩堝成型前，首先要配料，主要是做粒度配比。合理的粒度配比可以獲得氣孔率小、燒結性好、強度高、耐急冷急熱性能好的坩堝。坩堝氣孔率通常在20％左右。坩堝材料的粒度配比中，粗顆粒越多，耐急冷急熱性能好。制作坩堝的砂料可分為3個粒度等級，即粗粒度（2～6mm）、中等粒度（0.5～2.0mm）和細粒度（≤0.5mm）。粗粒度砂料在坩堝中起骨架作用，使坩堝具有一定的強度。中等粒度砂料填充粗粒的間隙，增加堆積密度，改善坩堝燒結性能，提高強度。細粒度砂料的作用是保證坩堝的燒結性能和質量以及燒結網絡的連續性，使坩堝具有良好的致密性。小于500Kg容量的坩堝一般使用0～4mm的粒度砂料，大容量坩堝使用0～6mm粒度砂料。

爐內打結成型法：這種方法第一步要按規定的粒度配制好砂料，并與添加劑均勻混合。如果采用濕法打結時，可加入1％～2％的水分，混合后放置1～2h再用。第二步在感應器內側鋪以石棉布。對于酸性坩堝，可多加兩層。第三步是進行爐底打結。分批加入砂料后，每次用直徑為12～14mm的尖頭鋼釬反復搗實。爐底打結加料次數為4～5次，每次打結時間至少10min。爐底的厚度一般打結到從下數第二感應圈上面。第四步是放入坩堝型芯，即控制坩堝形狀和容積的胎具。低溫燒結時，型芯一般采用鋼板制成。型芯放入時，應對正中心，注意鋼釬頭不要扎破玻璃布。打結過程中也應經常檢查型芯是否正中，以免型芯歪斜使坩堝壁厚薄不均，降低使用壽命，當硬砂層達到從上面數第二感應圈位置時，轉入爐口的打結操作。第五步是爐口打結。由于爐口區不易燒結，必須在砂料中增加細粉料的比例，或添加適量的黏土、水玻璃等，以得到較結實的水口。

大容量感應爐坩堝，采用人工打結成型時質量很難保證，所以常采用振動成型法。這樣不但改善了勞動條件，還節省了制作時間。振動成型法所用設備為振動筑爐機。它由氣動振動機、爐底振動塊和爐壁振動器組成。振動筑爐機以壓縮空氣驅動的空氣馬達產生的振動作為振源，可產生壓強為0.3～0.5MPa，通過爐底振動塊和爐壁振動器把振動力傳遞給砂料，以使砂料達到高的填充密度。

3.坩堝材料的選擇

堿性坩堝材料適用熔煉特殊鋼及精密合金，合金鋼。如不銹鋼等。

酸性坩堝材料適用于熔煉碳鋼和低合金鋼，不宜煉含有Al、Ti、B和稀土等活波元素的鋼種。

4. 感應爐坩堝的燒結

燒結過程是在高溫下使砂料的接觸面上出現液相結合，形成連續的燒結網絡，通過網絡使整個砂料聯成一個整體。

燒結后坩堝斷面從外向里應分為未燒結層、半燒結層、燒結層。燒結層要求密度大、強度高、表面裂紋少，砂粒顆粒之間全部融化，燒結網絡均勻完整。燒結層的厚度約占全壁厚的30％～50％，應盡量避免燒結層的橫向裂紋。半燒結層是燒結層和未燒結層之間的過渡區，在該區內，部分顆粒的接觸面開始融化，燒結網絡不完全。該層的作用是緩沖燒結層的應力，阻止燒結層內產生的裂紋向外延伸。半燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的35％～40％。未燒結層是半燒結層和感應圈之間有一層完全沒有燒結的原始砂料。這層砂料起著絕熱的作用，當坩堝在加熱和冷卻時，也起著體積膨脹和收縮的作用。未燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的25％～30％。

坩堝制成后，使用過程中要注意維護，及時的修補和清理坩堝內壁，最大限度地提高坩堝使用壽命。