盡管剛玉-尖晶石澆注料作為鋼包工作襯用耐火材料已取得了廣泛的應(yīng)用，但是其材料本身還存在以下幾個(gè)問(wèn)題: 首先，原位尖晶石生成時(shí)伴隨的體積膨脹，雖然能夠使材料結(jié)構(gòu)致密并提高其抗渣滲透性能，但是也存在因膨脹量過(guò)大導(dǎo)致材料龜裂和剝落的弊端; 其次，高的致密化往往會(huì)導(dǎo)致材料抗熱震性的下降，材料容易剝落; 再次，熔渣與耐火材料的反應(yīng)不可避免，該過(guò)程容易向鋼水中引入夾雜，尤其是大尺寸夾雜物，這些夾雜物對(duì)高品質(zhì)鋼的穩(wěn)定性的損害是很?chē)?yán)重的．因此，關(guān)于剛玉-尖晶石澆注料的進(jìn)展也是圍繞上面 3 個(gè)方面展開(kāi)．
一：提升澆注料強(qiáng)度及抗熱震性
圍繞澆注料強(qiáng)度和抗熱震性的提升，研究者主要采用調(diào)整原料組分、引入添加劑等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)．采用添加燒結(jié)尖晶石細(xì)粉來(lái)提升剛玉-尖晶石澆注料的高溫抗折強(qiáng)度，結(jié)果表明直徑小于0. 038 mm 的燒結(jié)尖晶石細(xì)粉加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5% 時(shí)試樣的高溫抗折強(qiáng)度最高，抗熱震性最好。此外，尖晶石的類(lèi)型和粒度對(duì)澆注料性能影響很重要，取決于這些尖晶石的分布和在高溫下的特定反應(yīng)．
①研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 9% SiO2 微粉能夠最大程度上提升剛玉-尖晶石抗熱震性，其原因在于 SiO2微粉對(duì)試樣的促燒結(jié)作用產(chǎn)生的收縮和試樣中生成原位尖晶石時(shí)產(chǎn)生的膨脹達(dá)到平衡狀態(tài)．另有研究表明 α-Al2O3 微粉的添加可以提高澆注料的強(qiáng)度但會(huì)降低材料的抗熱震性能
②除了調(diào)整原料組分外，引入其他組分也能夠?qū)?A target=_blank href="http://www.jscctv.cn/show-1705.html">剛玉-尖晶石澆注料的高溫性能產(chǎn)生影響，添加3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)ZrO2微粉可以最大程度上提升剛玉—尖晶石澆注料的高溫抗折強(qiáng)度。沒(méi)有 ZrO2引入時(shí)，纖維結(jié)構(gòu)中存在大量互相交織的板狀 CaO·6Al2O3 ( CA6 ) ，這易引起試樣體積膨脹，空隙變大，氧化鋁和尖晶石顆粒存在于板狀 CA6間隙之間; 當(dāng)加入9%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 ZrO2之后，CA6的生成量減少，部分ZrO2 獨(dú)立存在于基質(zhì)中，在受到外力作用時(shí)，四方的 ZrO2會(huì)發(fā)生相變，產(chǎn)生應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g，同時(shí)ZrO2顆粒上產(chǎn)生的微裂紋也可以吸收澆注料中的主裂紋; 另一部分則反應(yīng)生成 CaZrO3，使得結(jié)構(gòu)變得相對(duì)致密; 上述兩部分共同作用，提高了澆注料的高溫抗折強(qiáng)度。
二：澆注料與鋼水/熔渣的反應(yīng)
上述關(guān)于提升剛玉-尖晶石澆注料高溫強(qiáng)度及抗熱震性能已取得較大的實(shí)際進(jìn)展，但是這些進(jìn)展并不能有效阻止?jié)沧⒘显诟邷叵屡c鋼水和熔渣的反應(yīng)，熔渣的侵蝕和因滲透引起的結(jié)構(gòu)剝落是剛玉—尖晶石澆注料耐火材料損毀最為主要的原因，熔渣中含有多種化學(xué)成分，易與耐火材料主要成分發(fā)生如下反應(yīng)生成 2MnO·SiO2 ·Al2O3、2CaO·SiO2 ·Al2O3等夾雜。此類(lèi)夾雜粒度通常在微納尺度，上浮去除的難度相對(duì)較大，成為鋼水中夾雜物的主要來(lái)源之一。此外，精煉渣中高含量的CaO 滲透進(jìn)澆注料后會(huì)引發(fā)Al2O3 →CA6 →CaO·2Al2O3 ( CA2 ) /12CaO· 7Al2O3 ( C12A7 ) 的連續(xù)膨脹反應(yīng)過(guò)程。此膨脹過(guò)程與澆注料本體的熱膨脹系數(shù)不匹配，最終導(dǎo)致反應(yīng)滲透層本體料層逐步出現(xiàn)裂紋． 在鋼包使用中易發(fā)生相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)剝落，導(dǎo)致大尺寸的外來(lái)夾雜物引入到鋼水中去．