以高純棕剛玉為主要原料，同時加入α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、純鋁酸鈣水泥制備了棕剛玉澆注料。結(jié)果表明：選用粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58：22：20，其中α-Al₂O₃微粉加入量為6%（w），uf-SiO₂加入量為6（w），水泥加入量為1%（w）制備了棕剛玉澆注料。澆注料的結(jié)構(gòu)致密、高溫線變化小、高溫強度高、抗熔渣及鐵水滲透侵蝕性好，在高溫還原氣氛下長期使用性能穩(wěn)定。

試驗

主要原料有高純棕剛玉，α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、純鋁酸鈣水泥等。稱取原料，澆注成40mm×40mm×160mm的長條樣，在110℃烘干后，再在1200、1500℃燒成。按相關(guān)檢測試樣的體積密度、顯氣孔率、耐壓強度、抗折強度、線變化率。

抗渣性：采用靜態(tài)坩堝法，抗渣坩堝外形尺寸65mm×60mm，內(nèi)孔尺寸25mm×30mm，取自寶鋼爐渣20g，試驗溫度為1500℃ 5h。爐渣的化學(xué)組成（w）為：SiO₂ 32.15%，Al₂O₃ 15.43%，TiO₂ 0.63%，F(xiàn)e₂O₃ 0.43%，CaO 48.48%，MgO 1.59%，k₂O 0.19%，Na₂O 0.22%，SO₃ 0.75%。

抗堿性：采用棕剛玉預(yù)制塊和剛玉磚，剛玉莫來石磚作為對比試驗。將試樣切塊20mm×20mm×20mm的立方體，采用紅柱石質(zhì)匣缽埋入法，焦炭與碳酸鉀按1:1的質(zhì)量比混勻，將每種試樣四塊依次排列埋入其中，將匣缽放入爐中，升溫速度為10℃·min^-1，100℃保溫30h。冷卻后取出試樣，進(jìn)行體積、強度及K₂O含量測試。

粒度級配

按方程計算，棕剛玉澆注料中骨料部分的粒度分布系數(shù)q值不應(yīng)高于0.30，適于振動施工剛玉澆注料的粒度分布系數(shù)q為0.29時，具有良好的流動性。

試樣采用骨料8~5、5~3、3~1、≤1mm四級配料，分布系數(shù)q為0.25、0.29、0.31及兩種經(jīng)驗配比，粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比分別為①32:28:40；②34:29:37；③35:29:36；④54:29:17；⑤58:22:20，試樣編號分別為1#-5#。顆粒級配的試驗結(jié)果見表1。

表1 顆粒級配的試驗結(jié)果

由表1可以看出，要獲得相同的作業(yè)性，粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58:22:20的5#配料用量較少，各項物理指標(biāo)也較好。也即增加顆粒的加入量可以提高棕剛玉澆注料的密度。

α-Al₂O₃微粉種類選擇加入量以53配比為基礎(chǔ)，試驗選用編號為y、s、z、b、j、c的；六種α-Al₂O₃微粉做對比試驗，這六種α-Al₂O₃微粉的粒徑分布和比表面積各不相同。采用的六種微粉盡管粒徑分布不同，比表面積各異，但配制的棕剛玉澆注料的物理性能都能滿足預(yù)期要求。相比之下，含微粉c的配料用水量（w）更小些（3.3%），各項物理指標(biāo)也較好些。

當(dāng)選用α-Al2O3微粉c，加入量（w）為3%~6%時，配料用水量相同，并且試樣的物理指標(biāo)也在目標(biāo)值內(nèi)。

Uf-SiO₂種類選擇加入量

本實驗選用國產(chǎn)微粉和埃肯微粉作對比試驗，國產(chǎn)uf-SiO₂配料用水量3.5%（w），埃肯uf-SiO₂配料用水量3.3%（w）。澆注料的物理性能見表2。可以看出，要達(dá)到相近的流動性，用國產(chǎn)的uf-SiO₂時，施工用水量多于用埃肯uf-SiO₂的用水量，試驗的各相物理指標(biāo)都不如用進(jìn)口微粉的試樣。更為嚴(yán)重的是，因為國產(chǎn)微粉雜質(zhì)含量高，1500℃燒后試樣外觀規(guī)整。為了制得質(zhì)量優(yōu)良的預(yù)制塊，決定采用埃肯的uf-SiO₂。

表2 國產(chǎn)和埃肯微粉的物理性能

試驗選用埃肯微粉的加入量（w）為3%、4%、5%、6%、7%做對比試驗，試驗結(jié)果列與表3。由表3可以看出，當(dāng)uf-SiO₂加入量為3%~4%（w）時，施工用水量較大，燒后線變化也較大，當(dāng)加入量為5%~7%（w）時，施工用水量較小，各項指標(biāo)也在目標(biāo)值內(nèi)。

水泥種類和加入量剛玉預(yù)制塊由于位于陶瓷杯中心和風(fēng)口部位，為保證其良好的高溫性能，由配料引入的CaO必須小于0.5%（w），所以該澆注料應(yīng)為性能優(yōu)良的超低水泥澆注料。試驗選用CA-75G和71兩種純鋁酸鈣水泥做對比試驗，加入量在0.5%~1.5%（w）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種水泥當(dāng)加入量為0.5%~1.5%（w）時，各項物理指標(biāo)都能滿足要求。但前者雜質(zhì)略高于后者，后者性能較為穩(wěn)定，故決定采用71水泥。

表3 uf-SiO₂的用量選擇結(jié)果

配比確定選用粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58:22:20，其中α-Al₂O₃微粉加入量為6%（w），uf-SiO₂加入量為6%（w），71水泥加入量為1%（w）制備了棕剛玉澆注料。

棕剛玉澆注料的抗渣結(jié)果為：切開坩堝，無明顯的浸蝕滲透現(xiàn)象。從抗堿試驗來看，剛玉莫來石完全潰散，無一完整的。克隆剛玉樣與棕剛玉澆注料試樣完整無裂紋，其抗堿性試驗結(jié)果見表4。棕剛玉澆注料有較好的抗堿性能，但與塞隆剛玉樣相比，抗渣試驗后體積膨脹較大，吸收的K₂O也較好。

表4 抗堿性試驗結(jié)果

結(jié)論

選用粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58:22:20，其中α-Al₂O₃微粉加入量為6%（w），uf-SiO₂加入量為6%（w），71水泥加入量為1%（w）制備棕剛玉澆注料。澆注料的結(jié)構(gòu)致密、高溫線變化小、高溫強度高、抗熔渣及鐵水滲透侵蝕性好，在高溫還原氣氛下長期使用性能較好。可以達(dá)到還原氣化爐的要求。