無芯感應電爐爐襯的主要失效形式

（1）熱應力開裂

無芯感應電爐爐襯的厚度較薄，一般為７０～１１０ｍｍ，內側與高溫金屬液接觸，外側緊貼水冷線圈，耐火材料兩側存在很大溫差。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，在其內部產(chǎn)生相應的循環(huán)熱震沖擊。以上這些因素均易導致爐襯發(fā)生熱應力開裂。筑爐時爐襯料的分層易產(chǎn)生橫向裂紋，爐襯經(jīng)受急劇的冷熱循環(huán)沖擊時則易產(chǎn)生縱向裂紋。

（2）侵蝕

無芯感應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械侵蝕。

（ａ）金屬液侵蝕

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

發(fā)生以下反應：ＭｇＯ＋［Ｃ］（ｓ）→Ｍｇ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）

由于感應電爐的電磁攪拌作用，反應生成物易離開反應區(qū)使反應不斷進行，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與爐襯材料發(fā)生相互反應，使爐襯遭到侵蝕。

采用酸性硅砂爐襯熔煉時，ＳｉＯ２與金屬液中的〔Ｃ〕

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

對于球鐵熔煉，該反應的平衡溫度為１４６７℃，灰鐵為１５４０℃，可鍛鑄鐵為１５８０℃。當熔化溫度超過平衡溫度時，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。這些反應生成物的熔點較低（如ＦｅＯ?ＳｉＯ２的熔點僅１１７０℃），在高溫金屬液攪拌作用下極易熔化并很快離開反應區(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，爐襯實際上已呈軟化狀態(tài)。金屬液在電磁攪拌力作用下，將會不斷地對軟化的爐襯界面進行沖刷。

（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）熱應力：當此熱應力超過爐襯的耐沖擊強度和裂紋彌合能力時，便產(chǎn)生裂紋。裂紋嚴重時，材料將在裂紋交叉處發(fā)生剝落。 （ｂ）機械損傷：其來源主要有：加裝料時大塊狀爐料的硬性撞擊，冷卻清渣時鏟子的機械沖擊以及處理爐料“架橋”現(xiàn)象時的錘擊振動。 （ｃ）金屬液沖刷與粘滯：金屬液在電磁攪拌作用下，粘度低、流動性好，極易浸入爐襯中的微小孔洞和裂紋，致使爐襯顆粒結合松弛，在反復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)生在爐襯燒結層被金屬液嚴重滲透的部位。在交替變化的冷熱循環(huán)中，被嚴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)則應力而造成剝落。

（4）滲透

滲透是指金屬液對爐襯孔洞、裂紋的浸入和填充，其形式主要有２種：一種是金屬液浸潤，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、力學性能改變等引起爐襯開裂，金屬液充填裂紋的縫隙。

（5）結渣

爐料中的雜質和銹蝕物在金屬液中以懸浮的固態(tài)顆?；蛉墼旱蔚男问酱嬖?。因其對爐襯表面具有粘附性而在上面沉積，成為結渣基底。沒有上浮至金屬液液面而被結渣層粘住了的大的懸浮顆粒使結渣層進一步加厚。

采用硅砂爐襯熔煉時，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：［Ｓｉ］（ｓ）＋Ｏ２（ｇ）→ＳｉＯ２（ｓ）

生成的ＳｉＯ２在熔煉時被吸附到爐襯表面，形成爐瘤，使爐襯變厚。