鐵水包作為鐵水的存儲和運輸容器，是鋼鐵生產(chǎn)冶煉的主要設(shè)備，其使用壽命與爐襯材質(zhì)和砌筑方法有非常密切的關(guān)系。目前在鐵水包內(nèi)襯使用材料上正在發(fā)生一場演變從最早的砌筑粘土磚到使用高鋁質(zhì)耐火澆注料再到現(xiàn)在生產(chǎn)研發(fā)的AL2O3-SiC質(zhì)的鐵水包澆注料的成功應(yīng)用，總結(jié)了原來砌筑的粘土磚和高鋁質(zhì)澆注料內(nèi)襯在使用過程中這些材料的侵蝕性和抗沖刷性較差，抗渣滲透性不好而造成容易出現(xiàn)粘渣的原因，從而導(dǎo)致鐵水包使用壽命普遍不高，安全性低以不能滿足鋼鐵冶煉的生產(chǎn)需求。由于SiC對改善材料的抗渣侵蝕、抗?jié)B透和抗熱震性能具有顯著作用，鐵水包的工作襯材料也正朝著AL2O3-SiC 方向發(fā)展。

一：分析粘渣的原因有哪些？

   粘渣的形成有兩種方式：一是化學(xué)性沾渣，鐵水和熔渣直接跟其接觸的鐵水包澆注料互相融合，彼此間發(fā)生反應(yīng)，最終融為一體，導(dǎo)致化學(xué)性粘渣。這種方式的粘渣很難清理，清理后耐材的壽命也隨之終結(jié)，二是物理性的粘渣因溫降導(dǎo)致的粘渣，溫降是不可避免的它與耐材品質(zhì)、鐵水包周轉(zhuǎn)時間越快、鐵水包所經(jīng)過的工藝路線越簡單，相應(yīng)的鐵水包因溫降而形成的粘渣也越少。所以要解決鐵水包粘渣問題，就要控制化學(xué)性粘渣，盡量減少物理性的粘渣，因而所用的澆注料的品質(zhì)是影響粘渣的重要因素。

二：鐵水包澆注料粘渣機(jī)理

   （1）鐵水和熔渣與澆注料發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致化學(xué)性粘渣，根據(jù)ASTM C401-91標(biāo)準(zhǔn)，AL2O3-SiO2 系澆注料中，CaO含量＞2.5%的為傳統(tǒng)水泥結(jié)合澆注料，CaO含量在1.0%~2.5%的為低水泥澆注料，而CaO 含量＜1.0%的為超低水泥澆注料，CaO含量越低，出現(xiàn)液相的溫度越高，耐火性能因而越高，傳統(tǒng)的高水泥含量的澆注料。這種料的液相出現(xiàn)溫度很低，約在1300℃左右，而鐵水和熔渣的溫度一般都＞1300℃，這時界面很容易發(fā)生反應(yīng)，如耐材中的組分特別是基質(zhì)中的液相易與熔渣中的CaO、SiO2、Fe2O3等反應(yīng)形成AL2O3-SiO2-CaO-Fe2O3系低熔物，使得鐵水、熔渣和耐火材料熔為一體，形成粘渣，以這種形式發(fā)生的粘渣十分牢固，是非常難以清除的。

   （2）關(guān)于分析的物理粘渣原因有兩點，第一，鐵水和熔渣因為溫度下降粘度增加而發(fā)生粘渣，這就要適當(dāng)降低澆注料的導(dǎo)熱性，AL2O3含量較高，而AL2O3的導(dǎo)熱系數(shù)比SiO2、莫來石（3AL2O3·2SiO2）和ZrO2 高，易使鐵水和渣的溫度很快降低凝固，導(dǎo)致粘渣，另外，AL2O3含量高，也不利于材料的熱震穩(wěn)定性。

  （3）鐵水和熔渣沿澆注料中孔洞的滲透，為了防止由此而導(dǎo)致的粘渣，要求澆注料在滿足施工性能的前提下加水量盡可能少，因為加水量多，水在蒸發(fā)后留下氣孔或通道，易使鐵水和熔渣滲透進(jìn)去，導(dǎo)致粘渣。

   （4）缺乏難以被渣濕潤的組分，為了防止粘渣，可引入熔渣難以濕潤的組分，從而減輕粘渣，如氧化鋯或氧化鉻等都是難以濕潤的組分。

三：研發(fā)AL2O3-SiC質(zhì)的鐵水包澆注料

此次的研發(fā)試驗所用原料包括有碳化硅、高鋁礬土熟料、純鋁酸鈣水泥、硅微粉。主要原料化學(xué)組成如表1所示

不定型耐火材料生產(chǎn)中，控制原材料的粒度分布是控制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一。為此，根據(jù)經(jīng)驗、原料性質(zhì)及澆注料粒度的配比理論通過反復(fù)試驗對比，最終確定AL2O3-SiC質(zhì)的鐵水包澆注料配方中，骨料：粉料（百分比=68%:32%），臨界粒度為10mm，原料粒度分為10mm、5~10mm、5~3mm、3~0mm以及≤0.088mm，具體配比如表3

由于碳化硅具有耐腐蝕、抗熱沖擊耐磨損、抗氧化等特點，在AL2O3-SiC澆注料中，碳化硅的添加直接影響了材料的使用性能，考慮到材料的成本選用黑碳化硅粉和綠碳化硅超微粉為原料，AL2O3-SiC澆注料屬于低水泥結(jié)合澆注料，水泥的選取是純鋁酸鈣水泥CA-80作為結(jié)合劑以同一試驗配方（下表4）配比成型結(jié)果分析。

（1）研制的AL2O3-SiC澆注料性能指標(biāo)完全設(shè)計指標(biāo)要求，且理化性能優(yōu)良。質(zhì)量穩(wěn)定，使用效果優(yōu)良，是一種比較理想的鐵水包內(nèi)襯用耐火材料，滿足70噸以下鐵水包整體澆注使用。

（2）SiC 微粉對澆注料燒后強(qiáng)度的增強(qiáng)效果明顯。當(dāng)碳化硅加入量為4%時澆注料的綜合性能最好。

（3）硅微粉可有效填充材料基質(zhì)，提高澆注料密實度，添加4.5%的硅微粉，澆注料的抗渣性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等得到充分改善。

（4）加入3%的純鋁酸鈣水泥，可以明顯提高澆注料的中低溫強(qiáng)度，減少低熔點物影響。

（5）AL2O3-SiC鐵水包澆注料具有良好的抗熔體侵蝕、抗沖刷能力及良好的施工性能，能大幅提高鐵水包使用壽命，縮短維護(hù)時間和降低檢修難度，提高勞動生產(chǎn)率，有效降低生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。