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(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)水包澆注(zhu)料的(de)(de)(de)(de)(de)成功應用(yong)(yong)，總結了原來砌(qi)筑的(de)(de)(de)(de)(de)粘土磚(zhuan)和(he)高(gao)鋁質(zhi)澆注(zhu)料內襯在使用(yong)(yong)過程中這些材料的(de)(de)(de)(de)(de)侵(qin)蝕性和(he)抗(kang)沖(chong)刷性較差，抗(kang)渣滲透(tou)性不(bu)(bu)好(hao)而(er)(er)造成容易出現粘渣的(de)(de)(de)(de)(de)原因，從而(er)(er)導致鐵(tie)水包使用(yong)(yong)壽命(ming)普遍(bian)不(bu)(bu)高(gao)，安全性低以(yi)不(bu)(bu)能滿足鋼(gang)鐵(tie)冶煉的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)需(xu)求。由于(yu)SiC對改善材(cai)料(liao)的抗(kang)渣侵蝕、抗(kang)滲透和抗(kang)熱震性能具有顯著(zhu)作(zuo)用，鐵(tie)水包的工作(zuo)襯材(cai)料(liao)也正朝著(zhu)AL2O3-SiC 方(fang)向發(fa)展。

一：分析粘渣的(de)原因有(you)哪(na)些？

   粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)形成有兩種方式：一是(shi)化學(xue)性沾(zhan)渣(zha)(zha)(zha)(zha)，鐵(tie)水(shui)和熔渣(zha)(zha)(zha)(zha)直接跟(gen)其接觸的(de)(de)(de)鐵(tie)水(shui)包(bao)(bao)澆(jiao)注料互相(xiang)融合，彼此(ci)間發生反應(ying)，最終融為(wei)一體，導致化學(xue)性粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)。這種方式的(de)(de)(de)粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)很(hen)難清理，清理后耐材的(de)(de)(de)壽命也隨之(zhi)終結，二是(shi)物理性的(de)(de)(de)粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)因溫降導致的(de)(de)(de)粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)，溫降是(shi)不(bu)可避(bi)免(mian)的(de)(de)(de)它與耐材品質、鐵(tie)水(shui)包(bao)(bao)周轉(zhuan)時間越快、鐵(tie)水(shui)包(bao)(bao)所(suo)(suo)經過的(de)(de)(de)工藝路線越簡單，相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)鐵(tie)水(shui)包(bao)(bao)因溫降而(er)形成的(de)(de)(de)粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)也越少(shao)。所(suo)(suo)以要(yao)解(jie)決鐵(tie)水(shui)包(bao)(bao)粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)問(wen)題(ti)，就要(yao)控制化學(xue)性粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)，盡量(liang)減少(shao)物理性的(de)(de)(de)粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)，因而(er)所(suo)(suo)用的(de)(de)(de)澆(jiao)注料的(de)(de)(de)品質是(shi)影響粘渣(zha)(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)重要(yao)因素(su)。

二：鐵水包澆(jiao)注料粘渣機(ji)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(jiao)注(zhu)料中，CaO含量(liang)＞2.5%的為傳(chuan)統(tong)水泥結合澆注料，CaO含量在(zai)1.0%~2.5%的為低水泥澆(jiao)注料，而CaO 含量＜1.0%的為超低水(shui)泥澆注料，CaO含量越低，出現液相(xiang)的溫(wen)(wen)度越高，耐火性能因(yin)而越高，傳統的高水(shui)泥含量的澆(jiao)注(zhu)料。這種(zhong)料的液相(xiang)出現溫(wen)(wen)度很低，約在(zai)1300℃左右，而鐵水和熔(rong)渣(zha)的溫(wen)度一般都＞1300℃，這(zhe)時界面(mian)很(hen)容(rong)易發生(sheng)反應，如耐材中的組分特別(bie)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(rong)物，使得鐵水、熔(rong)渣和耐火材料熔(rong)為一體，形成粘渣，以這種形式發生的粘渣十(shi)分牢固，是非常(chang)難以清除的。

   （2）關于分析的(de)物理(li)粘(zhan)渣原(yuan)因有(you)兩點，第(di)一，鐵(tie)水和(he)熔渣因為(wei)溫(wen)度下降(jiang)粘(zhan)度增加而發生粘(zhan)渣，這就要適當降(jiang)低澆(jiao)注料的(de)導熱性，AL2O3含量(liang)較高，而AL2O3的(de)導熱系數比SiO2、莫來(lai)石(shi)（3AL2O3·2SiO2）和ZrO2 高(gao)，易使鐵(tie)水和渣(zha)(zha)的(de)溫度很(hen)快降低凝(ning)固，導致粘渣(zha)(zha)，另(ling)外，AL2O3含(han)量高(gao)，也不利于(yu)材料的(de)熱震穩定性。

  （3）鐵(tie)水和(he)熔(rong)渣(zha)沿澆(jiao)(jiao)注料中孔(kong)洞的(de)滲透(tou)，為了(le)防止由此而導(dao)(dao)致的(de)粘(zhan)渣(zha)，要求澆(jiao)(jiao)注料在滿足施(shi)工性能(neng)(neng)的(de)前提下加水量(liang)盡可能(neng)(neng)少，因為加水量(liang)多，水在蒸(zheng)發后留(liu)下氣孔(kong)或通道，易使鐵(tie)水和(he)熔(rong)渣(zha)滲透(tou)進去(qu)，導(dao)(dao)致粘(zhan)渣(zha)。

   （4）缺乏難以(yi)被渣(zha)(zha)濕潤(run)的(de)組(zu)分(fen)(fen)，為了防(fang)止粘渣(zha)(zha)，可引(yin)入熔渣(zha)(zha)難以(yi)濕潤(run)的(de)組(zu)分(fen)(fen)，從而(er)減輕粘渣(zha)(zha)，如氧(yang)化鋯(gao)或(huo)氧(yang)化鉻等都是(shi)難以(yi)濕潤(run)的(de)組(zu)分(fen)(fen)。

三：研發(fa)AL2O3-SiC質的鐵水包澆注料

此次的研發試(shi)驗所用原料(liao)包括有碳化硅、高(gao)鋁(lv)礬(fan)土熟料(liao)、純鋁(lv)酸(suan)鈣水泥、硅微粉。主要(yao)原料(liao)化學組成如(ru)表1所示

不定(ding)型耐(nai)火材(cai)(cai)料生產中，控制原材(cai)(cai)料的(de)粒度分布(bu)是控制產品(pin)質量的(de)關鍵工序(xu)之一。為(wei)此，根(gen)據經驗、原料性質及澆注料粒度的(de)配比(bi)理論通過反復(fu)試驗對比(bi)，最終確(que)定(ding)AL2O3-SiC質的鐵水包澆注(zhu)料配方中，骨料：粉料（百分比=68%:32%），臨界粒度為10mm，原料(liao)粒度分為10mm、5~10mm、5~3mm、3~0mm以及≤0.088mm，具(ju)體配比如表(biao)3

由于碳化(hua)硅(gui)具有耐腐蝕、抗熱沖擊耐磨損、抗氧化(hua)等特點(dian)，在AL2O3-SiC澆注料中，碳化(hua)硅(gui)的(de)(de)添(tian)加(jia)直(zhi)接影響了材料的(de)(de)使用性能，考慮到材料的(de)(de)成(cheng)本選用黑(hei)碳化(hua)硅(gui)粉和綠(lv)碳化(hua)硅(gui)超微粉為原料，AL2O3-SiC澆注(zhu)料(liao)屬于低水(shui)泥結合澆注(zhu)料(liao)，水(shui)泥的選取是純鋁酸鈣水(shui)泥CA-80作(zuo)為結合劑(ji)以同一(yi)試驗配(pei)方(fang)（下表4）配比(bi)成(cheng)型結果分析(xi)。

（1）研(yan)制的AL2O3-SiC澆(jiao)注(zhu)料(liao)性能指標完全設計指標要求，且理(li)化性能優(you)良。質量穩定，使(shi)用(yong)效果優(you)良，是一種(zhong)比較理(li)想(xiang)的鐵水包內(nei)襯用(yong)耐火材料(liao)，滿足70噸以下鐵水包整體澆注使用。

（2）SiC 微(wei)粉對澆注料燒后強度的(de)增強效果明顯。當(dang)碳化硅(gui)加入量為4%時澆(jiao)注料的綜合(he)性能最(zui)好。

（3）硅微(wei)粉可有(you)效填充材(cai)料基質，提高澆注(zhu)料密實度，添加(jia)4.5%的(de)硅微粉，澆注(zhu)料(liao)的(de)抗渣性及結構強度等得(de)到充分(fen)改(gai)善。

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

（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。