無芯工頻感應(yīng)爐（以下簡(jiǎn)稱工頻爐）在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用日益增多。為減少能源浪費(fèi)和獲得更大熔化率，工頻爐逐漸趨向大型化。欲保證工頻爐安全可靠地運(yùn)行，在耐火材料爐襯上面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。與其它熔煉設(shè)備相比，工頻爐有其獨(dú)到特點(diǎn)：首先，爐襯耐火材料在電磁場(chǎng)中的絕緣性和爐襯中幅度較大的溫度梯度，減少了能量損失：其次，熔化鐵液受到的電磁攪拌和較大的坩堝深度，是熔煉條件得到了強(qiáng)化。因此，工頻爐通常可將熔體加熱到很高溫度，這便加劇了爐襯耐火材料的損耗，損耗按其表現(xiàn)形式可分為：（1）爐襯表面的結(jié)渣。（2）鐵液的滲漏。（3）耐火材料的侵蝕。這些損耗并非獨(dú)立存在，而是相互影響，互為促進(jìn)。所以，有效防止或降低這些損耗成為完善工頻爐爐襯的關(guān)鍵。
一：爐襯石英砂搗打料的選擇應(yīng)用。
（1）石英砂的質(zhì)量 石英砂應(yīng)優(yōu)先選擇結(jié)晶粗大、晶粒規(guī)整、顏色潔白和粒度集中的。石英砂要有較高的純度（SiO2＞98% 、Fe2O3 ＜0.05% 、堿性氧化物總量＜0.5% 、結(jié)晶水＜ 0.5% ）。結(jié)晶狀態(tài)好、缺陷少的石英砂處于低能狀態(tài)，在晶型較變中要吸收較多能量，即在較高溫度下轉(zhuǎn)變，這正滿足爐襯燒結(jié)的要求，因?yàn)榇藭r(shí)石英砂粒顆粒周圍細(xì)粉已有足夠數(shù)量的液相出現(xiàn)，可緩沖石英砂顆粒的體積膨脹和彌合因顆粒崩裂而產(chǎn)生的裂紋和縫隙。石英砂的顆粒其均勻，若不均勻則會(huì)在搗固時(shí)產(chǎn)生砂粒偏析，粗砂集中區(qū)孔隙過大，細(xì)砂集中區(qū)則會(huì)過渡燒結(jié)。
（2）孔隙率和顆粒配比 干法振實(shí)爐襯在逐層搗固中不可避免地形成孔隙，孔隙的大小和數(shù)量直接影響前爐襯的緊實(shí)度。爐襯中的孔隙在一定大小和數(shù)量?jī)?nèi)可抵擋鐵水的浸滲。隨孔隙大小和數(shù)量的增加。鐵水對(duì)爐襯的滲透性會(huì)成倍地增強(qiáng)，因此用孔隙率來表征爐襯的搗固質(zhì)量比用緊實(shí)度為直觀和有代表性。影響孔隙的主要因素是石英砂的顆粒配比，國(guó)外的配比中，中粗砂（40~100目）居多，不用砂粉（270目）：20t爐為增加爐襯強(qiáng)度，大量使用特粗砂（6~8目），中粗砂（40~100目）較少，為保證燒結(jié)加大細(xì)砂（100~200目）和砂粉比例。燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，爐襯中孔隙傾向大。國(guó)內(nèi)小型爐的砂配比主要集中在粗砂范圍。
（3）硼酸的加入量硼酸（H3BO3）作為爐襯燒結(jié)的助熔劑，其加入量受燒結(jié)溫度和砂粒度配比影響，燒結(jié)溫度升高，硼酸加入量應(yīng)減少，硼酸加入過量，會(huì)使燒結(jié)層、過渡層增厚，松散層減薄甚至消失，使?fàn)t襯在膨脹和收縮時(shí)產(chǎn)生裂紋。當(dāng)用硼酐（B2O3）替代硼酸時(shí)，其加入量約為H3BO3的56%。
（4）感應(yīng)線圈的絕緣 爐襯在搗固前一般在感應(yīng)線圈內(nèi)側(cè)鋪設(shè)絕緣隔熱層。20t爐的絕緣隔熱層原設(shè)計(jì)為帶耐火磚層的復(fù)合式結(jié)構(gòu)，采用30mm 厚的弧形磚修砌而成。磚間接縫和修砌表面凹凸不平勢(shì)必產(chǎn)生，若接縫和凹凸嚴(yán)重，在燒結(jié)初期，石英砂晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的膨脹力將使石棉布等蠕變材料被壓迫進(jìn)磚縫和凹陷中，在爐襯燒結(jié)層和過渡層間形成微觀孔隙。并沿縱向延伸，造成燒結(jié)層表面的縱向裂紋。后來取消了耐火磚層，在感應(yīng)線圈內(nèi)側(cè)均勻涂6mm~10mm厚的薄漿水泥，在空氣中養(yǎng)生24h后，再于200~315℃下干燥24h，即可鋪設(shè)其它絕緣絕熱材料。這樣處理后，形成了整體的絕緣層和平滑內(nèi)表面，上述問題再?zèng)]出現(xiàn)。
（5）可熔化的坩堝模 大型爐襯搗固前都預(yù)置一個(gè)坩堝模，搗固后坩堝模不取出，燒結(jié)時(shí)熔化掉。坩堝和感應(yīng)圈靠其外側(cè)的軋鐵緊固以增加剛性。20t爐的坩堝用10mm 厚的鋼板制成。坩堝模分四節(jié)，搗固前現(xiàn)場(chǎng)安裝，內(nèi)部焊數(shù)道加強(qiáng)筋來促進(jìn)其剛性。第一節(jié)中間用2~3t隨形啟熔鐵塊壓實(shí)，使其受振動(dòng)時(shí)不移動(dòng)。各節(jié)間接縫處用滿焊焊接，外表面的焊縫必須打磨彭正不得有凸起，否則燒結(jié)時(shí)造成局部過熱，易在爐襯表面形成凹溝。
結(jié)束：通過多次的實(shí)踐總結(jié)，使用石英砂搗打料爐襯的使用壽命得到了不斷的延續(xù)，更是保證了生產(chǎn)的穩(wěn)步進(jìn)行，給企業(yè)到來了成本的節(jié)約。