高纯刚玉—尖晶石浇注料具有优良的抗渣性、抗渗透性和耐剥落性广泛应用于钢包中使用条件苛刻的部位（如钢包包底冲击区、透气砖系统等）。目前国内外对刚玉—尖晶石浇注料方面的研究工作已较多，主要集中在尖晶石的种类及加入量、刚玉颗粒类型、颗粒级配、微粉和水泥含量等对刚玉—尖晶石浇注料性能的影响。研究表明：采用板状刚玉为主要原料的试样具有最佳的常规物理性能和高温强度、抗热震性能和抗渣侵蚀性能，其1400℃、1500℃和1600℃下的高温抗折强度分别为24.23MPa、25.83MPa和11.27MPa。研究表明：随CaO含量的增加（1.36%、1.70%和2.04%）材料在1400℃的高温抗折强度逐渐增加，而材料在1500℃的高温强度明显高于1400℃时高温强度，其原因是高温下反应生成板状CA6随温度升高逐渐发育长大，穿插填充在刚玉—尖晶石骨架结构中起到强化作用。

普遍采用高水泥含量（CaO：1.36~1.70%）高纯刚玉—尖晶石浇注料，而国内则通常采用低水泥含量（CaO：0.5~0.8%），主要原因是水泥加入量增加，成型需水量增加，且烧后线变化率随CaO含量增加而显著增加。目前这方面的研究虽有报道，但不够详细和渗入，本文研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉尖晶石浇注料性能的影响。

试验

实验用原料为板状刚玉（6~3mm、3~1mm和1~0mm）、电熔白刚玉细粉（＜0.088mm和0.044mm）、电熔尖晶石细粉（＜0.044mm）、Al2O3微粉（≤5um、d50=1.2um）、纯铝酸钙水泥（Al2O3：71.0%，CaO：28.5%）等。

浇注料颗粒与基质的比例为70:30。基质中固定α—Al2O3微粉的加入量为6%，电熔尖晶石细粉为10%，yoga水泥等量替代电熔白刚玉颗粒（＜0.044mm），其加入量分别为2%、4%、6%、8%和10%，对应试样编号为C2，C4、C6，C8和C10。

将混好的料浇注成25mm×25mm×125mm的试样，于室温下养护24h脱模，经110℃×24h烘干，将烘干后试样分别经1100℃×3h、1500℃×3h和1600℃×3h烧后测定其常规物理性能。

用三点弯曲法测试试样在高温下的抗折强度，用水冷法测定1600℃3h烧后试样的抗热震性，用热震后的残余强度和残余强度保持率来评价材料的抗热震性。

结果与讨论

浇注料的常温性能

不同温度处理后试样的常温抗折强度。纯铝酸钙水泥加入量从2%增加到6%时110℃干燥后试样的常温抗折强度明显增加（从5.45MPa提高到12MPa），水泥加入量在6%~10%范围内其常温抗折强度变化不大；而随纯铝酸钙水泥加入量从2%增加到6%时，1100℃、1500℃及1600℃烧3h后试样的常温抗折强度逐渐增加，水泥含量超过6%后，试样的抗折强度逐渐下降。

110℃干燥后和1100℃、1500℃3h烧后不同水泥含量的试样显气孔率变化不明显，1600℃烧结3h后的试样的显气孔率随水泥加入量的增加而略有增大。试样的体积密度随水泥加入量的增加和热处理温度的升高均呈明显下降的趋势。

图3为不同温度处理后试样的线变化率与纯铝酸钙水泥加入量的关系。110℃干燥后和1100℃烧后不同水泥含量试样的线变化率变化较小，而1500℃和1600℃烧3h的试样的线变化率随水泥加入量的增加而逐渐增加，当加入量为6%时线膨胀最大，当其含量＞6%时试样的线变化率则逐渐减小。

浇注料的高温机械性能

110℃干燥24h后和1600℃烧3h后不同纯铝酸钙水泥含量试样的高温抗折强度。由图可看出，随纯铝酸钙水泥含量的增加，110℃干燥24h后的试样在1400℃下的高温抗折强度逐渐增加，水泥加入量为10%时略有降低，仍比水泥含量6%的略高，1400℃的高温抗折强度比110℃烘干后的冷态强度高2~3MPa，其主要原因为1400℃烧后试样中有六铝酸钙生成，强化了基质结构使得高温强度提高、1600℃烧后试样的高温强度比110℃干燥后的试样在1400℃烧后试样中有六铝酸钙生成，强化了基质结构使得高温强度提高。1600℃烧后试样的高温强度比110℃干燥后的试样在1400℃下的高温抗折强度有明显的提高，但随水泥加入量的增加呈逐渐下降的趋势。其高温强度降低的主要原因是随水泥含量增加，板状CA6晶体的生成量增加，导致体积膨胀致使结构弱化，从而导致高温强度下降。

图5为1600℃3h处理后的不同纯铝酸钙水泥含量的试样热态强度与温度曲线。图5表明，随水泥含量增加试样在各实验温度下（600~1400℃）的热态强度逐渐降低。600~1000℃的热态强度变化不大，与常温强度值相当，1200℃以后开始快速下降；水泥含量为2~8%时，1400℃的热态强度随水泥含量的增加略有降低，从25MPa降到20MPa。

水泥含量对1600℃烧后试样热震后的残余抗折强度和残余抗折强度保持率的影响，1100℃水冷1次和3次后试样的残余强度保持率随水泥加入量的增加逐渐增加，水泥加入量10%时残余强度和残余强度保持率最大，分别为8.93MPa和33.72%，其抗热震性能最好。

讨论

纯铝酸钙水泥含量对浇注料的烧结性能、高温强度和抗热震性有着显著的影响，主要与水泥中CaO与Al2O3之间的反应产物有关。假设基质中CaO不与刚玉骨料和尖晶石中的氧化铝发生反应只与刚玉细粉和微粉反应，根据引入的CaO含量可以计算出浇注料基质中可能形成的物相和各物相的相对含量。当水泥加入量为6%（CaO含量为1.71%）时全部反应生成CA6，继续增加CaO含量开始有CA2生成。1600℃烧后含8%水泥试样的主要物相为刚玉、CA6和尖晶石，但开始出现CA2的衍射峰，表明由少量CA2生成。含10%水泥的试样CA2的衍射峰明显增强，表明CA2的含量有所增加，衍射分析结果与计算结果相符合，但其含量低于计算值，主要因为CaO与部分刚玉颗粒反应所致。

4 结论

（1）在高纯刚玉—尖晶石浇注料中，随纯铝酸钙水泥加入量的增加，110℃烘干后试样的强度增加，1100℃，1500℃和1600℃烧后强度先增加后降低，体积密度逐渐降低。纯铝酸钙水泥加入量为2~6%时，线变化率逐渐增大，其含量大于6%时线变化率逐渐增大。

（2）110℃干燥24h后试样1400℃的高温抗折强度随纯铝酸钙水泥含量的增加而逐渐增加。1600℃烧后试样在600~1000℃时的热态强度变化不大，与常温强度值相当，1000℃以后快速下降。1400℃的高温抗折强度随纯铝酸钙水泥含量的增加逐渐降低。