目前高爐出鐵溝主要采用Al₂O₃-SiC-C質(zhì)澆注料，鐵鉤損毀主要在于三個方面：鐵鉤料與高爐渣接觸并反應，形成低共熔物而熔蝕;鐵水及鐵渣的撞擊磨損，造成鐵鉤材料的龜裂和剝落;鐵鉤料在使用過程中氧化而損毀。隨著高爐冶煉強度的提高和渣量的增大，高爐產(chǎn)量提高，對鐵鉤澆注料的質(zhì)量要求日益提高，不僅要具備較高的常溫強度，保證澆注成型、脫模后不損毀，更具備較大的高溫狀態(tài)強度，來抵抗鐵水和熔渣的沖刷和侵蝕。為提高鐵鉤的使用壽命，鄭州駒達新材料科技有限公司旨在通過降低硅微粉、水泥加入量，減少澆注料在高溫下的低熔物來提高材料的使用性能，在保證足夠常溫強度前提下提高高溫熱態(tài)強度。

　　2 實驗

　　2.1 原料

　　試驗原料有：電熔棕剛玉，白剛玉，97碳化硅，硅微粉(粒度分析D₅₀<1.5um)、球瀝青(軟化點約為110℃)、高鋁水泥、98金屬硅粉(w(Si)=98.24%)，活性Al₂O₃微粉(粒度分析D₅₀＜2um)，碳化硼(w(B4C)=95.7%，粒度為325目)，六偏磷酸鈉，其主要原料化學組成見表1。

　　表1 主要原料化學組成

　　2.2 試樣制備

　　實驗中首先調(diào)整硅微粉加入量，加入質(zhì)量分數(shù)分別為1%、1.5%、2%、2.5%，差值用剛玉粉彌補，試樣配比見表2。

　　表2 配方主要原料組成

　　將各種原料按照規(guī)定配比準確配置，預混均勻，加入合適的攪拌機中保證可以均勻攪拌;

　　測量加水量及流動值，在振動臺上振動成型，尺寸為40mm×40mm×160mm，一組四條，分別測量110℃×16h烘干后常溫抗折耐壓強度、1000℃×3h、1450℃×3h處理后的冷態(tài)抗折強度耐壓強度及1450℃×1h熱態(tài)高溫抗折強度;

　　選出各溫度段的綜合強度最好的一組，將這一組的硅微粉加入量作為基礎，再調(diào)整水泥加入量，水泥加入質(zhì)量分數(shù)依然按照1%、1.5%、2%、2.5%，差值用剛玉粉200目彌補，試樣配比見表3。

　　表3 配方主要原料組成

　　3.2 水泥加入量對澆注料強度的影響

　　將主要匯演110℃常溫耐壓強度、1450℃×3h耐壓強度及1450℃×1h熱態(tài)高溫抗折強度制成連線圖，如圖2所示：

　　圖1 硅微粉加入量與澆注料強度的關系

　　圖2 水泥加入量與澆注料強度的關系

　　由圖2可知，隨著水泥加入量的增大，澆注料常溫強度增大，高溫冷態(tài)強度減少。高溫抗折強度減少。一方面，水泥量增大，形成水化相增多，常溫強度增大；溫度升高時，水化相脫水產(chǎn)生氣孔，使得材料結(jié)構疏松，所以高溫冷態(tài)強度下降；同時鈣黃長石的低熔物含量增多，使得高溫抗折強度也下降，當硅微粉加入1.35%、水泥加入1.5%時，鐵鉤澆注料的常溫性能約50MPa，高溫抗折性能達到5MPa以上。

　　3.3 澆注料顯微結(jié)構

　　通過選擇高強純鋁酸鈣水泥和高效減水劑等大量實驗，硅微粉1.5%和水泥1.5%組合時，常溫強度可達到50MPa以上，1450℃高溫冷態(tài)耐壓強度約90MPa，1450℃高溫抗折強度5MPa以上，對其熱態(tài)抗折強度試樣斷口進行電鏡分析：基質(zhì)結(jié)構與晶相組成，與傳統(tǒng)配方相比，如圖3，發(fā)現(xiàn)試樣中形成發(fā)育良好的莫來石晶相，如圖4，從而顯著提高了試樣的熱態(tài)抗折強度。

　　圖3 傳統(tǒng)配方試樣斷口的顯微結(jié)構照片

　　圖4 澆注料高溫抗折試樣斷口的顯微結(jié)構照片

　　結(jié)論

　　減少硅微粉及水泥加入量，能提高鐵鉤澆注料的高溫性能，主要原因是減少低共熔物鈣黃石的生成，在澆注料中生成交錯網(wǎng)狀莫來石晶體從而提高高溫性能。