耐火材料炉衬，是坩埚式感应电炉重要组件，影响炉子的熔炼功能、钢的冶金质量，尤其关键的是作业安全。坩埚式感应电炉适用于各种铸造合金的熔炼，如铸铁、铸钢、铜合金、铝合金和锌合金等。小型感应电炉，炉衬可购买成型的预制坩埚，而实际生产中用于铸钢的坩埚式感应电炉，一般都由铸造厂根据熔炼合金的品种选购适用的耐火材料，自行修筑炉衬，并做好烧结的作业。

适用于炼钢用炉的衬耐火材料

随着感应电炉在铸钢行业应用的发展，炉衬的耐火材料也从硅砂到镁砂再到尖晶石不断断升级和改善，目前，各工业国家铸钢所用的坩埚式感应电炉，基本上都采用尖晶石型炉衬。

（1）硅砂炉衬

以硅砂为基本耐火材料修筑的炉衬，通常也称为酸性炉衬。硅砂的优点很多：首先是是资源丰富、价格低廉；而且以硅砂为基本耐火材料制成的坩埚，在接近其熔点的高温下仍具有很好的强度，耐骤冷、骤热的性能好；特别应该提到的是，炉衬烧结过程中，硅砂的石英相变膨胀能弥补烧结过程中的体积收缩，从而提高烧结层的致密度,降低炉衬烧结层中的孔隙率。因此，各国铸造行业中，用于熔炼各种铸铁的坩埚式感应电炉都广泛采用以硅砂为基础的炉衬材料。

但是，SiO2的耐火度低，基本上就不能适应炼钢温度。而且，SiO2在高温下的化学活性很强，能与炼钢过程中的各种碱性氧化物乃至中性氧化物作用，例如，FeO与硅砂接触后易于生成熔点为1205℃的铁橄榄石（Fe2SiO4），铁橄榄石还能进一步与SiO2或FeO作用，生成熔点为1130℃的共晶组分。此外，SiO2还可能被钢液中一些活性较强的元素还原。因此，硅砂炉衬用于炼钢，既不能保证钢的冶金质量，也不能保证炉衬的寿命。从上世纪80年代后期起，各工业国家用感应电炉生产铸钢件的铸造厂，就已经不用硅砂炉衬。据我所知，我国迄今仍有一些企业采用硅砂炉衬熔炼铸钢，这种状况是亟待改进的。

（2）镁砂炉衬

常用的炉衬材料是MgO含量为86％以上的冶金镁砂，是由菱镁矿经高温煅烧制成的。如果将冶金镁砂置电弧炉中重熔，可使其中SiO2、Fe2O3等杂质的含量降低，得到纯度更高（MgO含量在96％以上）的电熔镁砂。电熔镁砂多用于制作真空感应电炉的炉衬。

冶金镁砂的耐火度很高，是碱性电弧炼钢炉的常规炉衬材料，虽然其熔点很高，不容易烧结，而且膨胀系数大，但是由于电弧炉的炉衬很厚，借助于加入大量的粘结材料、用湿法打结，完全可以弥补这方面的不足。

如果将冶金镁砂作为感应电炉的炉衬材料，则由于炉衬厚度的制约，又不宜用湿法打结，这些不足之处的负面作用就非常明显，因而。氧化镁材料的制成的坩埚容易产生龟裂，间歇作业的炉子情况尤为严重。

（3）氧化铝质炉衬

氧化铝和锆砂都属于中性耐火材料，其中应用最广泛的是氧化铝，很少采用锆砂作炉衬材料。

单用氧化铝作炉衬材料，抗裂和防止酸性炉渣侵蚀的能力较强，但不适于造碱性炉渣。而且，由于其耐火度高、烧结性能较差，炉衬寿命也不很高。

（4）尖晶石型炉衬

尖晶石矿物具有类质同象的特征，品种很多，成分也比较复杂，常见的尖晶石有以下几种：镁铝尖晶石、铁铝尖晶石、铬铁矿（铁铬尖晶石）、磁铁矿（铁尖晶石）、镁铁尖晶石、锌铝尖晶石、镁铬尖晶石、锌铁尖晶石、锰铬尖晶石、锰铝尖晶等。用作炼钢用感应电炉炉衬材料的，主要是镁铝尖晶石（MgO•Al2O3），通常简称为“尖晶石”。纯镁铝尖晶石中，MgO含量只不过是28.2％，但仍属于碱性耐火材料。

镁铝尖晶石系材料的耐火度高，热膨胀系数小，高温下的热稳定性好、抗碱性炉渣侵蚀的能力强。尤其应该提到的是：MgO和Al2O3在烧结形成尖晶石的过程中有7.9％的体积膨胀，可以弥补烧结过程中的体积收缩，减少烧结层的孔隙率。

但是每一个窑炉都有自己独特的炉况和特性，因此在选择炉衬时应根据自己的各项具体条件，通过试验优化、选定最适宜的配比，制定合适炉衬材料。这样，既可以确保炉衬寿命长、钢的冶金质量高，还可以较大幅度地降低生产成本。