含尖晶石的耐火浇注料由于具有优异的耐碱性渣侵蚀的特性，被广泛应用于钢水的二次精炼工艺中。另外，在实际应用中，这类浇注料也必须能耐热循环，保持机械完整以及抑制裂纹扩展（增大渣的渗透）。为此，设计含尖晶石的浇注料时，抗热震性应该作为一个重要要素考虑。骨料选择是一项重要的课题，因为合理的骨料配比能降低裂纹扩展以及材料损毁。因此，巴西的研究人员研究了不同骨料对铝酸钙水泥结合浇注料抗热震性的影响。
　　试验原料：死烧镁砂（d＜45 μm，w（MgO）＝95％）、硅微粉（971U）、活性氧化铝（CL370）、板状刚玉（d≤6 mm）、烧结尖晶石（d≤6 mm，w（MgO）＝10％、w（Al2O3）＝90％）、电熔尖晶石（d≤4.5mm，w（MgO）＝24％、w（Al2O3）＝76％）及电熔镁砂（d≤4.5mm，w（MgO）＝97％）以及分散剂。
　　根据Alfred颗粒堆积模型（q＝0.26）设计振动浇注料组成，具体配方见表1。根据表1配料，混合均匀（加水4.1％），浇注成25 mm×25 mm×150 mm的试样，然后在50 ℃养护24 h，在110 ℃干燥24 h，600 ℃预烧5 h，然后分别在1 150、1 300、1 500 ℃热处理5 h（加热速率1 ℃•min-1）。检测烧后试样的抗折强度、永久线膨胀率、显气孔率。抗热震性（1050 ℃-水冷，循环10次）使用经1 500 ℃ 5 h烧后的试样。
表1   试验所研究的浇注料组成（w）/%
原料 TA Sp90 Sp76 Mag
板状刚玉 62 0 0 0
烧结尖晶石 0 62 0 0
电熔尖晶石（富铝） 0 0 62 0
电熔镁砂（d≤4.75 mm） 0 0 0 72
活性和板状刚玉
（d≤200 μm） 25 25 25 15
死烧镁砂（d≤45 μm） 6 6 6 6
硅灰 1 1 1 1
铝酸钙水泥 6 6 6 6
　　不同温度热处理后的线膨胀率和显气孔率测试结果表明，热处理温度在1 150～1 300 ℃时，线膨胀率和显气孔率升高，然而，1 300～1 500 ℃时，含电熔镁砂的浇注料试样出现收缩，含尖晶石或板状刚玉的浇注料试样进一步膨胀。试样显气孔率与线膨胀率变化曲线趋势相同。一般说来，在1 500 ℃热处理时，刚玉骨料含量减少，试样的线膨胀率降低，各种试样线膨胀率大小顺序为：Mag＜Sp76＜Sp90＜TA，这极可能是由于试样中形成了六铝酸钙（CA6）。力学和弹性性能研究发现，使用电熔镁砂骨料的试样的抗折强度和弹性模量值比使用尖晶石和板状刚玉的低。
　　抗热震试验（ΔT＝1 000 ℃）结果表明，含尖晶石或电熔镁砂的浇注料试样抗热震性较差，热震循环10次后，Sp76和Mag试样的残余抗折强度几乎为0，而Sp90试样虽然未裂开，但是其弹性模量衰减较大。
　　为了研究影响抗热震性的原因，进行XRD和SEM分析。1 500 ℃烧后，所有试样都含有21％的尖晶石和15％～16％左右的六铝酸钙。尽管CA6的含量几乎相同，但其在显微结构中的分布不同，含板状刚玉骨料的试样，CA6主要分布在骨料边缘（少量在骨料内部）；Sp76试样中的CA6仅出现在基质中；而Sp90试样，在基质和骨料中都有CA6；在Mag试样中，没有发现CA6。在骨料边缘形成的CA6越多，抗热震性越好，这是由于骨料与基质之间的连接更紧密了。因此，试样的抗热震性受CA6分布影响很大。另外，TA浇注料试样的抗热震性较好还与板状刚玉的显微结构有关，其含有较高的封闭圆形气孔；电熔骨料（Sp76和Mag）比较致密，比较容易产生破坏性的裂纹扩展，而且电熔镁砂骨料的热膨胀系数高，因而，其抗热震性较差。
　　因此，除了骨料的显微结构和线膨胀系数外，骨料中的氧化铝含量也是铝酸钙水泥结合浇注料的关键因素，因为其影响CA6在浇注料中的分布，从而直接影响试样的抗热震性。
（编译自《refractories WORLDFORUM》2010，№3）