目前，以硼酸为烧结剂的碱性炉衬应用广泛，但由于硼酸的强烈助熔作用，导致炉衬的使用寿命短、熔炼成本高。河南科技大学的研究人员以二氧化硅微粉为烧结剂，利用其颗粒小、活性大、填充性好、易烧结的特点，来降低烧成温度，并利用其和镁砂在高温下反应生成性能优良的镁橄榄石来提高材料高温力学性能，避免了硼酸作为烧结剂时产生过多液相的危害作用。
    试验所用主要原料为镁砂（w（MgO）=96.03%，烧结剂为二氧化硅微粉（w（SiO2）=94.15%）。该二氧化硅微粉为非结晶相圆球状颗粒，表面较为光滑，粒度小于1 μm的占87%以上，平均粒径在0.2~0.3 μm，比表面积为19.2 m2•g-1，活性高。
    颗粒料与细粉料的质量比为65∶35，加入2%~3%的水。其中颗粒料为：5~3、3~1、1~0 mm三级颗粒级配；细粉料≤0.088 mm。烧结剂二氧化硅微粉的加入量分别为3%、5%、7%、9%和11%。在160 mm×40 mm×40 mm三联模中捣打成形。脱模后试样在110 ℃ 24 h条件下烘干，在1 100 ℃ 3 h及1 450 ℃ 3 h条件下烧结。 测定试样热处理后的耐压强度和体积密度，以评定试样的结合性能和烧结性能。测定试样热处理前后的线变化率，以评定试样的高温体积稳定性。
    试验结果：（1）在110 ℃ 24 h和1 100 ℃ 3 h条件下，试样的物理性能变化主要与二氧化硅微粉的填充性和水化性有关。加入5%二氧化硅微粉可以提高材料的体积密度和耐压强度，但二氧化硅微粉加入量大于5%时，随着二氧化硅微粉的增加，试样的体积密度减小，耐压强度降低。（2）在1 450 ℃ 3 h条件下，由于材料中二氧化硅微粉的烧结作用，加入5%~7%二氧化硅微粉可提高材料的耐压强度和高温体积稳定性，防止炉衬产生裂纹。（3）综合考虑材料在高温、中温及低温下的性能，本试验二氧化硅微粉的最佳加入量为5%。
    根据以上的试验情况，将研制的中频炉碱性炉衬于2009年6月在某厂250 kg的熔炼不锈钢中频炉上试验3次，平均寿命65次，较原使用寿命提高15次。
（摘编自《铸造》2010，№7）