随着优质洁净钢、品种钢等炉外精炼技术的发展，对精炼包材料的要求也随之提高，尤其是传统材料在抗渣侵蚀及渗透方面的欠缺，采用低碳刚玉、镁砂和富铝尖晶石为主要原料，优化组合各种原料、外加剂和结合剂，通过对尖晶石粒度的控制、Si02微粉加人量的对比，结合剂的选择以及抗渣结果进行对比研究，得出新研制出的刚玉-尖晶石钢包料具有热膨胀率小、抗热剥落性好、高温强度高以及良好的抗渣和钢水的侵蚀性和渗透性。此钢包料可调配，分别用在包底、包壁及渣线部位，结构稳定，剥落深度小，剥落速度慢，磨损速度也比传统的浇注料减小30%之多。在成钢80t精炼包底和包壁上使用，取得了较好的使用效果。
1试验
1.1原料及配方
试验采用低碳刚玉、镁砂和富铝尖晶石为主要原料，因材料要求具有优良的抗渣侵蚀性、抗渣渗透性和抗剥落性，所以采用超微粉和钢包专用水泥结合。为满足所需材料的各种理化性能指标，保证其使用效果，确定原料最佳的临界粒度为8mm。试验用各种原料及化学组成见表1，试验用不同钢厂精炼渣化学成分见表2，试样的配料组成见表3。
表1主要原料的化学组成 (w/%)
表2 不同钢厂精炼渣化学成分 (W/%)
表3 试样的配料组成 (w/%)
1.2试样制备和性能测试
按设计的试验配方配料6 kg，搅拌均勻后浇注成160mmx40mmx40mm的试样6块，剩余的料浇注成70mmx70mmx70mm的坩埚试块，室温下自然养护24 h，脱模后继续于室温下养护24 h，放入电热干燥箱中，以正常速度升温至110 t保温24 h。前6块试样在硅钼棒电阻炉中于1500℃保温3 h锻烧，冷却后按相关标准检测其体积密度、烧后线变化率、抗折强度、耐压强度;后一块采用静态坩埚法进行抗渣侵蚀试验，分别装30g的精炼渣，经1600℃x3h高温处理后，观察其切面渣对耐火材料的侵蚀及渗透情况。
2 结果与分析
2.1 尖晶石粒度对刚玉-尖晶石钢包料性能的影响
通过对同一组方中各尖晶石粒度加入量的改变，试样在不同温度处理后的性能指标见表4。
表4 尖晶石粒度对刚玉-尖晶石钢包料性能的影响
由试验结果可以看出：
(1)随着配料中尖晶石颗粒含量的增加，试样的烧后耐压强度呈先升高后降低趋势，而烘后耐压强度变化不明显;烧后收缩逐渐减少，试样横截面的裂纹细小。
(2)实验结果发现，加入尖晶石骨料后，试样的抗侵蚀性变好，并随着尖晶石加入量的增加，抗侵蚀 性进一步得到改善，而且尖晶石骨料的颗粒越小，抗侵蚀性越好，当尖晶石的颗粒尺寸小于1 mm，且达到某添加量时，它的抗侵蚀性达到最好。这是由于尖晶石颗粒和细粉在基质中均匀分布，使结构更加致密所致。此时材料的抗渗透性也最佳，这主要是因为渣和刚玉-尖晶石材料接触，Al203颗粒和CaO、尖晶石和渣中的FeO、MnO形成固溶体，使渣的粘度变大，熔点升高，阻止了渣的渗透。
(3)由抗渣结果可知，对于高碱度渣，尖晶石颗粒加入量较多的试样抗侵蚀性较好;对于低碱度渣， 尖晶石细粉加入量较多的试样抗侵蚀性和抗渗透性均较好。
2.2 Si02微粉对刚玉-尖晶石钢包料性能的影响
早期一般认为Si02微粉加入到浇注料中，能通过高温在其表面形成一个致密层，达到增加抗渣的目的。而后有研究则认为Si02含量为0〜2.0%的浇注料，发现Si02微粉的加入不能抑制渣侵蚀，但增加了结构的耐剥落性。Si02微粉加入量>0.5%导致重烧线变化是负值。还有研究发现Si02微粉加入量为0.5%的浇注料，其高温抗折强度急剧下降，而荷重软化点却基本上稳定;高温抗折强度从没加硅微粉的14 MPa减小到加入量为0.5%时的2MPa。在荷重软化点的试验中，在0.2MPa荷载下加热到1660℃的热膨胀对于没加硅微粉的浇注料是正值，而对于加入0.5%硅微粉的浇注料则是负值。而且Al203-尖晶石浇注料的高温抗折强度随着温度从1300℃上升到1500℃而不断增加，而且比高铝浇注料的还要高得多。但在我们所研究的刚玉-尖晶石体系的钢包料中，其Si02微粉的加入量在此基础上则要更加严格控制，否则其烘后、烧后性能指标会变化很大。Si02微粉对刚玉-尖晶石钢包料物理性能的影响见图1、图2。
由试验结果可以看出：
(1)刚玉-尖晶石钢包料常温抗折强度和常温耐压强度的峰值出现在Si02微粉加入量<0.5%处。
(2)刚玉-尖晶石钢包料在1500℃x3h的烧后线变化随着Si02微粉加入量的增大，先增加后减小。而烧后耐压强度的峰值则在Si02微粉加入量0.5%处。
2.3结合剂的选择对刚玉-尖晶石钢包料的影响
先了尽可能的减少钢水中的杂质含量，提高钢水的洁净度，我们对结合剂的选择尤为慎重，通过CA-80、CA-70、þ-Al203þ-Al203改性、钢包专用水泥、复合结合剂的对比，选择性能最好，最经济、实用的结合剂。结合剂对刚玉-尖晶石钢包料物理性能的影响见图3、图4。
由试验结果可以看出：
(1)普通的CA-80、CA-70水泥结合剂，虽然强度等各方面的指标都很好，但其在1500℃高温烧后的线变化太大，主要因为材料中的钙含量过高，高温形成的CA6，导致材料的气孔率增大，线变化率增大，试样断面有明显疏松感，尤其影响其抗渣性能。
(2)常规的p-Al203p-Al203改性结合剂，使得浇注料的基质更纯净，避免了中温下CAS2(钙斜长石)、C2AS(钙黄长石)和S(方石英)的生成而造成高温性能的降低。虽然常规和改性后的p-Al203结合的试样表面和断面都很致密，且烧结良好，但强度较低，尤其是常温强度很低，这对于现场浇注施工、脱模等工序很不利。
(3)复合结合剂和钢包专用水泥相比较，其各种性能指标都很理想，尤其是复合结合剂的抗渣侵蚀性和抗渣渗透性都优于钢包专用水泥，但对于厂家既经济、实惠，又在质量上相对稳定，且能保证长期供货的条件下，我们最终选择了钢包专用水泥。
2.4新研制刚玉-尖晶石钢包料的抗渣性能研究
本次研发的刚玉-尖晶石钢包料的热膨胀率小，抗热剥落性好，高温强度高，并且通过添加超细尖晶石粉，极大地改善了钢包料的抗侵蚀和抗渗透性，又通过配入部分尖晶石颗粒使得刚玉-尖晶石钢包料的抗渣性能进一步的提高。
新研制的刚玉-尖晶石浇注料在钢包上使用，结构稳定，剥落深度小，剥落速度慢，磨损速度也比传统的浇注料减小30%之多。本次研发新产品的主要性能指标见表7。
对于新研发的刚玉-尖晶石钢包料，我们采用静态坩埚法于1600℃x3h进行抗渣侵蚀试验，分别用武钢精炼渣、成钢精炼渣和浦项精炼渣，样块切面抗渣侵蚀结果如图5所示。
由图5同一材质，不同精炼渣的侵蚀、渗透结果可知，我们新研制的刚玉-尖晶石钢包料对于不同碱度渣，均体现出良好抗侵蚀性和抗渗透性。
为此，韩国浦项就我们新研制的样品，自行做渣和钢水的侵蚀检测对比，新研制的钢包料渣和钢水侵蚀结果如图6所示，浦项公司钢包料淹和钢水侵蚀结果如图7所示。
图6 新研制钢包料渣、钢水侵蚀结果图
图7 浦项公司钢包料渣、钢水侵蚀结果图
由图6、图7渣侵和钢水侵蚀结果可知，新开发的刚玉-尖晶石钢包料的抗渣侵蚀与渗透均好于浦项料，且样块致密均匀，烧结裂纹和应变裂纹很少且很细小，有绝对的应用优势。
3应用
新研发的刚玉-尖晶石钢包料热膨胀率小，抗热剥落性好，高温强度高，具有良好的抗渣、钢水的侵蚀性和渗透性。此钢包料可调配，分别用在包底、包壁及猹结部位，结构稳定，剥落深度小，剥落速度慢，磨损速度也比传统的浇注料减小30%之多。在成钢80 t精炼包底、包壁上使用，取得了较好的使用效果。在浦项等公司试用中，均满足客户的使用要求，并得到一致好评。