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)的鐵水(shui)包(bao)澆注料(liao)的成功(gong)應用，總結了原來砌(qi)筑的粘(zhan)土磚和(he)(he)高鋁質(zhi)澆注料(liao)內襯在使(shi)用過程中這些材料(liao)的侵蝕性(xing)(xing)和(he)(he)抗沖刷性(xing)(xing)較差，抗渣滲(shen)透性(xing)(xing)不(bu)好(hao)而造成容易出現粘(zhan)渣的原因，從而導(dao)致鐵水(shui)包(bao)使(shi)用壽(shou)命普遍不(bu)高，安全性(xing)(xing)低(di)以不(bu)能滿足鋼鐵冶煉(lian)的生產需求。由于SiC對改善材(cai)料的抗渣(zha)侵蝕、抗滲透和抗熱震性(xing)能具有(you)顯(xian)著作(zuo)(zuo)用，鐵水(shui)包的工(gong)作(zuo)(zuo)襯材(cai)料也正(zheng)朝著AL2O3-SiC 方向發展。
一：分析粘渣(zha)的原(yuan)因(yin)有哪些？
粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)形成有兩(liang)種方(fang)式：一(yi)是化學(xue)性(xing)(xing)(xing)沾渣(zha)(zha)(zha)，鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)和(he)熔渣(zha)(zha)(zha)直接跟其接觸(chu)的(de)(de)鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)包澆注(zhu)料互相融(rong)合(he)，彼此間(jian)發生反應(ying)，最終(zhong)融(rong)為一(yi)體，導致化學(xue)性(xing)(xing)(xing)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)。這(zhe)種方(fang)式的(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)很難清(qing)(qing)理，清(qing)(qing)理后(hou)耐材(cai)的(de)(de)壽命(ming)也隨之終(zhong)結，二是物(wu)理性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)因(yin)溫降(jiang)導致的(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)，溫降(jiang)是不(bu)可避(bi)免的(de)(de)它與(yu)耐材(cai)品(pin)質、鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)包周轉時間(jian)越(yue)快、鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)包所(suo)經過的(de)(de)工藝(yi)路線(xian)越(yue)簡單，相應(ying)的(de)(de)鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)包因(yin)溫降(jiang)而(er)形成的(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)也越(yue)少。所(suo)以(yi)要(yao)解(jie)決鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)包粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)問題，就(jiu)要(yao)控制(zhi)化學(xue)性(xing)(xing)(xing)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)，盡(jin)量(liang)減少物(wu)理性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)，因(yin)而(er)所(suo)用的(de)(de)澆注(zhu)料的(de)(de)品(pin)質是影響粘(zhan)(zhan)(zhan)渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)重要(yao)因(yin)素。
二：鐵水包澆(jiao)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(wei)傳統水(shui)泥結合澆注料，CaO含量在1.0%~2.5%的為低水泥(ni)澆注料(liao)，而CaO 含(han)量＜1.0%的為超低水泥澆注(zhu)料，CaO含(han)量越(yue)低(di)，出現液相的(de)(de)(de)溫度(du)越(yue)高(gao)(gao)，耐火性(xing)能因而越(yue)高(gao)(gao)，傳統的(de)(de)(de)高(gao)(gao)水泥含(han)量的(de)(de)(de)澆注料。這種(zhong)料的(de)(de)(de)液相出現溫度(du)很低(di)，約在1300℃左右，而鐵水和熔渣的(de)溫度(du)一般都＞1300℃，這(zhe)時(shi)界(jie)面很容易發生反應，如(ru)耐材中的(de)(de)組分特別是基質中的(de)(de)液相易與熔渣中的(de)(de)CaO、SiO2、Fe2O3等反應(ying)形成(cheng)AL2O3-SiO2-CaO-Fe2O3系低熔物，使得鐵水、熔渣和耐火材料(liao)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(guan)于分析的物理粘渣原因有兩點(dian)，第一，鐵水(shui)和熔渣因為溫度下降(jiang)(jiang)粘度增加(jia)而發生(sheng)粘渣，這(zhe)就要(yao)適當(dang)降(jiang)(jiang)低澆(jiao)注料的導熱性，AL2O3含量(liang)較高，而AL2O3的導熱系數比SiO2、莫來(lai)石（3AL2O3·2SiO2）和ZrO2 高，易使鐵水和渣的(de)溫度(du)很快降低凝固，導(dao)致(zhi)粘渣，另外，AL2O3含量(liang)高，也不利于材料的熱震穩定(ding)性。
（3）鐵水和熔(rong)渣(zha)沿(yan)澆注料中孔洞的滲透，為了防止由此(ci)而(er)導致的粘渣(zha)，要求澆注料在(zai)滿足施工性能的前提下加水量盡可(ke)能少，因為加水量多(duo)，水在(zai)蒸發后留下氣孔或通道(dao)，易使鐵水和熔(rong)渣(zha)滲透進去，導致粘渣(zha)。
（4）缺乏難(nan)以(yi)被渣濕潤的(de)組分(fen)(fen)，為了防止粘渣，可引入熔(rong)渣難(nan)以(yi)濕潤的(de)組分(fen)(fen)，從而減輕粘渣，如氧化鋯或氧化鉻(ge)等都是難(nan)以(yi)濕潤的(de)組分(fen)(fen)。
三：研(yan)發AL2O3-SiC質的鐵水包澆注料
此(ci)次(ci)的(de)研(yan)發試驗(yan)所用原(yuan)料包括有(you)碳化(hua)硅、高鋁礬土熟料、純鋁酸(suan)鈣水泥、硅微粉。主要原(yuan)料化(hua)學組成如表1所示
不定型耐(nai)火材料(liao)生(sheng)產中，控制原材料(liao)的(de)(de)粒度(du)分布是控制產品質(zhi)量的(de)(de)關(guan)鍵工序(xu)之(zhi)一。為此，根據經(jing)驗、原料(liao)性質(zhi)及澆注(zhu)料(liao)粒度(du)的(de)(de)配比(bi)理論(lun)通(tong)過反復(fu)試驗對比(bi)，最終確定AL2O3-SiC質的鐵水包澆(jiao)注料配方中(zhong)，骨料：粉料（百分比=68%:32%），臨(lin)界(jie)粒(li)度(du)為10mm，原(yuan)料(liao)粒度分為(wei)10mm、5~10mm、5~3mm、3~0mm以及(ji)≤0.088mm，具體配比如(ru)表3
由于碳(tan)化硅具(ju)有(you)耐腐蝕、抗(kang)熱沖擊耐磨損、抗(kang)氧化等特點，在(zai)AL2O3-SiC澆注料(liao)中，碳化硅的添加直接影響了材(cai)料(liao)的使(shi)用性(xing)能，考(kao)慮(lv)到材(cai)料(liao)的成本(ben)選(xuan)用黑碳化硅粉(fen)和綠碳化硅超微粉(fen)為原料(liao)，AL2O3-SiC澆注料屬于低水(shui)泥結合澆注料，水(shui)泥的選取(qu)是純鋁酸鈣水(shui)泥CA-80作為結合劑以同一試驗(yan)配方（下表4）配比成(cheng)型結果分析。
（1）研制的AL2O3-SiC澆注(zhu)料(liao)性(xing)能指(zhi)標完(wan)全(quan)設計指(zhi)標要求，且理化(hua)性(xing)能優(you)良。質量穩(wen)定，使用效果(guo)優(you)良，是一種比較理想的(de)鐵水包內襯用耐火(huo)材料(liao)，滿足70噸以下鐵(tie)水包整體澆注使用(yong)。
（2）SiC 微粉對(dui)澆注(zhu)料燒后強度的增強效果明顯。當(dang)碳化(hua)硅加入量為4%時澆注料的綜(zong)合(he)性能最(zui)好(hao)。
（3）硅微粉可(ke)有效填(tian)充材料基質，提高澆(jiao)注料密實(shi)度，添加4.5%的硅(gui)微粉，澆注料的抗渣性及結(jie)構強(qiang)度(du)等(deng)得到充分改善。
（4）加入3%的純(chun)鋁酸鈣水泥，可以明顯(xian)提高澆注料的中低溫強度，減少低熔點(dian)物(wu)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。