鐵水包作為鐵水的存儲和運輸容器，是鋼鐵生產冶煉的主要設備，其使用壽命與爐襯材質和砌筑方法有非常密切的關系。目前在鐵水包內襯使用材料上正在發生一場演變從最早的砌筑粘土磚到使用高鋁質耐火澆注料再到現在生產研發的AL2O3-SiC質的鐵水包澆注料的成功應用，總結了原來砌筑的粘土磚和高鋁質澆注料內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粘渣的原因，從而導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需求。由于SiC對改善材料的抗渣侵蝕、抗滲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，彼此間發生反應，最終融為一體，導致化學性粘渣。這種方式的粘渣很難清理，清理后耐材的壽命也隨之終結，二是物理性的粘渣因溫降導致的粘渣，溫降是不可避免的它與耐材品質、鐵水包周轉時間越快、鐵水包所經過的工藝路線越簡單，相應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，就要控制化學性粘渣，盡量減少物理性的粘渣，因而所用的澆注料的品質是影響粘渣的重要因素。

二：鐵水包澆注料粘渣機理

   （1）鐵水和熔渣與澆注料發生反應，導致化學性粘渣，根據ASTM C401-91標準，AL2O3-SiO2 系澆注料中，CaO含量＞2.5%的為傳統水泥結合澆注料，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，出現液相的溫度越高，耐火性能因而越高，傳統的高水泥含量的澆注料。這種料的液相出現溫度很低，約在1300℃左右，而鐵水和熔渣的溫度一般都＞1300℃，這時界面很容易發生反應，如耐材中的組分特別是基質中的液相易與熔渣中的CaO、SiO2、Fe2O3等反應形成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，以這種形式發生的粘渣十分牢固，是非常難以清除的。

   （2）關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生粘渣，這就要適當降低澆注料的導熱性，AL2O3含量較高，而AL2O3的導熱系數比SiO2、莫來石（3AL2O3·2SiO2）和ZrO2 高，易使鐵水和渣的溫度很快降低凝固，導致粘渣，另外，AL2O3含量高，也不利于材料的熱震穩定性。

  （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，水在蒸發后留下氣孔或通道，易使鐵水和熔渣滲透進去，導致粘渣。

   （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AL2O3-SiC質的鐵水包澆注料

此次的研發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。主要原料化學組成如表1所示

不定型耐火材料生產中，控制原材料的粒度分布是控制產品質量的關鍵工序之一。為此，根據經驗、原料性質及澆注料粒度的配比理論通過反復試驗對比，最終確定AL2O3-SiC質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合澆注料，水泥的選取是純鋁酸鈣水泥CA-80作為結合劑以同一試驗配方（下表4）配比成型結果分析。

（1）研制的AL2O3-SiC澆注料性能指標完全設計指標要求，且理化性能優良。質量穩定，使用效果優良，是一種比較理想的鐵水包內襯用耐火材料，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度的增強效果明顯。當碳化硅加入量為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，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構強度等得到充分改善。

（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，縮短維護時間和降低檢修難度，提高勞動生產率，有效降低生產成本，具有較好的經濟效益。