大型工頻坩堝式感應(yīng)電爐的設(shè)計(jì)往往先從耐火材料的選擇和爐襯的模擬試驗(yàn)開始。

在任何情況下，選擇用作感應(yīng)申?duì)t的爐襯材料都是以爐子的利用率和經(jīng)濟(jì)性作為主要依據(jù)。無(wú)論對(duì)坩堝爐的坩堝爐襯還是溝槽爐的熔溝爐襯，為了電氣上的緊密耦合，爐襯的厚度都力求在不影響使用壽命的條件下，愈薄愈好。這樣薄的爐壁，內(nèi)側(cè)直接和高溫金屬液接觸，外面圍繞著水冷的感應(yīng)器，它的工作條件是相當(dāng)惡劣的。對(duì)坩堝式電爐來(lái)說(shuō)，還存在著反復(fù)的加熱和冷卻，使其工作條件更趨惡劣。

為了保證感應(yīng)電爐的正常工作，對(duì)爐襯耐火材料提出了如下要求。

①足夠的耐火度。耐火度高于1580℃的材料稱為耐火材料感應(yīng)電爐爐襯工作溫度一般低于熔融金屬的溫度。但基于對(duì)爐襯壽命的要求，還得考慮熔池和熔溝部分偶然的或經(jīng)常的超溫，在鑄鐵感應(yīng)電爐中使用耐火度和軟化溫度低的材料往往是不安全的。作為鑄鐵感應(yīng)電爐的爐襯材料，其耐火度應(yīng)大于1650~1700℃，軟化溫度應(yīng)高于1650℃。

②良好的熱穩(wěn)定性。感應(yīng)電爐靠電磁感應(yīng)交換傳遞能量，為了保證電爐有較高的電效率，感應(yīng)線圈部分的爐襯厚度受到限制，這使?fàn)t襯在徑向溫度梯度較大的情況下工作。此外，爐子工作過(guò)程中由于加料、出鐵甚至停爐等影響，爐襯的溫度總是不斷變化，爐襯往往因受熱不均而產(chǎn)生裂紋，這就降低了爐襯使用壽命。因此，作為感應(yīng)電爐用耐火材料，應(yīng)該具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性

③化學(xué)穩(wěn)定性好。材料的化學(xué)穩(wěn)定性和爐襯的壽命有密切的關(guān)系。爐襯材料在低溫時(shí)不得水解分化，在高溫時(shí)應(yīng)不易分解和還原，在熔煉過(guò)程中應(yīng)不易與爐渣形成低熔點(diǎn)的物質(zhì)，不易與金屬熔液和添加劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)污染金屬熔液和添加劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)污染金屬熔液。

④熱膨脹系數(shù)小。隨溫度的變化，體積要比較穩(wěn)定，沒有劇烈的膨脹和收縮。

⑤具有較高的力學(xué)性能。在低溫狀態(tài)時(shí)要能經(jīng)受得住爐料的撞擊；在金屬處于高溫熔融狀態(tài)時(shí)應(yīng)能承受金屬液的凈壓力和強(qiáng)烈的電磁攪拌作用；在金屬液的長(zhǎng)期沖刷作用下耐磨和耐侵蝕。

⑥絕緣性能好。爐襯在高溫狀態(tài)下不得導(dǎo)電，否則會(huì)引漏電和短路，造成嚴(yán)重的事故。

⑦材料的施工性能好。易修補(bǔ)及燒結(jié)性能要好，筑爐及維修方便。

不難看出，感應(yīng)電爐對(duì)耐火材料的要求是相當(dāng)嚴(yán)格的，幾乎沒有一種天然的耐火材料能全部滿足上述要求。這就要求根據(jù)不同的使用要求，選擇適宜的耐火材料。同時(shí)應(yīng)對(duì)天然的礦產(chǎn)資源進(jìn)行必要的提純合成和再加工，使其性能滿足感應(yīng)電爐的各項(xiàng)要求。