高純剛玉—尖晶石澆注料具有優良的抗渣性、抗滲透性和耐剝落性廣泛應用于鋼包中使用條件苛刻的部位（如鋼包包底沖擊區、透氣磚系統等）。目前國內外對剛玉—尖晶石澆注料方面的研究工作已較多，主要集中在尖晶石的種類及加入量、剛玉顆粒類型、顆粒級配、微粉和水泥含量等對剛玉—尖晶石澆注料性能的影響。研究表明：采用板狀剛玉為主要原料的試樣具有最佳的常規物理性能和高溫強度、抗熱震性能和抗渣侵蝕性能，其1400℃、1500℃和1600℃下的高溫抗折強度分別為24.23MPa、25.83MPa和11.27MPa。研究表明：隨CaO含量的增加（1.36%、1.70%和2.04%）材料在1400℃的高溫抗折強度逐漸增加，而材料在1500℃的高溫強度明顯高于1400℃時高溫強度，其原因是高溫下反應生成板狀CA6隨溫度升高逐漸發育長大，穿插填充在剛玉—尖晶石骨架結構中起到強化作用。
普遍采用高水泥含量（CaO：1.36~1.70%）高純剛玉—尖晶石澆注料，而國內則通常采用低水泥含量（CaO：0.5~0.8%），主要原因是水泥加入量增加，成型需水量增加，且燒后線變化率隨CaO含量增加而顯著增加。目前這方面的研究雖有報道，但不夠詳細和滲入，本文研究了純鋁酸鈣水泥加入量對剛玉尖晶石澆注料性能的影響。
試驗
實驗用原料為板狀剛玉（6~3mm、3~1mm和1~0mm）、電熔白剛玉細粉（＜0.088mm和0.044mm）、電熔尖晶石細粉（＜0.044mm）、Al2O3微粉（≤5um、d50=1.2um）、純鋁酸鈣水泥（Al2O3：71.0%，CaO：28.5%）等。
澆注料顆粒與基質的比例為70:30。基質中固定α—Al2O3微粉的加入量為6%，電熔尖晶石細粉為10%，yoga水泥等量替代電熔白剛玉顆粒（＜0.044mm），其加入量分別為2%、4%、6%、8%和10%，對應試樣編號為C2，C4、C6，C8和C10。
將混好的料澆注成25mm×25mm×125mm的試樣，于室溫下養護24h脫模，經110℃×24h烘干，將烘干后試樣分別經1100℃×3h、1500℃×3h和1600℃×3h燒后測定其常規物理性能。
用三點彎曲法測試試樣在高溫下的抗折強度，用水冷法測定1600℃3h燒后試樣的抗熱震性，用熱震后的殘余強度和殘余強度保持率來評價材料的抗熱震性。
結果與討論
澆注料的常溫性能
不同溫度處理后試樣的常溫抗折強度。純鋁酸鈣水泥加入量從2%增加到6%時110℃干燥后試樣的常溫抗折強度明顯增加（從5.45MPa提高到12MPa），水泥加入量在6%~10%范圍內其常溫抗折強度變化不大；而隨純鋁酸鈣水泥加入量從2%增加到6%時，1100℃、1500℃及1600℃燒3h后試樣的常溫抗折強度逐漸增加，水泥含量超過6%后，試樣的抗折強度逐漸下降。
110℃干燥后和1100℃、1500℃3h燒后不同水泥含量的試樣顯氣孔率變化不明顯，1600℃燒結3h后的試樣的顯氣孔率隨水泥加入量的增加而略有增大。試樣的體積密度隨水泥加入量的增加和熱處理溫度的升高均呈明顯下降的趨勢。
圖3為不同溫度處理后試樣的線變化率與純鋁酸鈣水泥加入量的關系。110℃干燥后和1100℃燒后不同水泥含量試樣的線變化率變化較小，而1500℃和1600℃燒3h的試樣的線變化率隨水泥加入量的增加而逐漸增加，當加入量為6%時線膨脹最大，當其含量＞6%時試樣的線變化率則逐漸減小。
澆注料的高溫機械性能
110℃干燥24h后和1600℃燒3h后不同純鋁酸鈣水泥含量試樣的高溫抗折強度。由圖可看出，隨純鋁酸鈣水泥含量的增加，110℃干燥24h后的試樣在1400℃下的高溫抗折強度逐漸增加，水泥加入量為10%時略有降低，仍比水泥含量6%的略高，1400℃的高溫抗折強度比110℃烘干后的冷態強度高2~3MPa，其主要原因為1400℃燒后試樣中有六鋁酸鈣生成，強化了基質結構使得高溫強度提高、1600℃燒后試樣的高溫強度比110℃干燥后的試樣在1400℃燒后試樣中有六鋁酸鈣生成，強化了基質結構使得高溫強度提高。1600℃燒后試樣的高溫強度比110℃干燥后的試樣在1400℃下的高溫抗折強度有明顯的提高，但隨水泥加入量的增加呈逐漸下降的趨勢。其高溫強度降低的主要原因是隨水泥含量增加，板狀CA6晶體的生成量增加，導致體積膨脹致使結構弱化，從而導致高溫強度下降。
圖5為1600℃3h處理后的不同純鋁酸鈣水泥含量的試樣熱態強度與溫度曲線。圖5表明，隨水泥含量增加試樣在各實驗溫度下（600~1400℃）的熱態強度逐漸降低。600~1000℃的熱態強度變化不大，與常溫強度值相當，1200℃以后開始快速下降；水泥含量為2~8%時，1400℃的熱態強度隨水泥含量的增加略有降低，從25MPa降到20MPa。
水泥含量對1600℃燒后試樣熱震后的殘余抗折強度和殘余抗折強度保持率的影響，1100℃水冷1次和3次后試樣的殘余強度保持率隨水泥加入量的增加逐漸增加，水泥加入量10%時殘余強度和殘余強度保持率最大，分別為8.93MPa和33.72%，其抗熱震性能最好。
討論
純鋁酸鈣水泥含量對澆注料的燒結性能、高溫強度和抗熱震性有著顯著的影響，主要與水泥中CaO與Al2O3之間的反應產物有關。假設基質中CaO不與剛玉骨料和尖晶石中的氧化鋁發生反應只與剛玉細粉和微粉反應，根據引入的CaO含量可以計算出澆注料基質中可能形成的物相和各物相的相對含量。當水泥加入量為6%（CaO含量為1.71%）時全部反應生成CA6，繼續增加CaO含量開始有CA2生成。1600℃燒后含8%水泥試樣的主要物相為剛玉、CA6和尖晶石，但開始出現CA2的衍射峰，表明由少量CA2生成。含10%水泥的試樣CA2的衍射峰明顯增強，表明CA2的含量有所增加，衍射分析結果與計算結果相符合，但其含量低于計算值，主要因為CaO與部分剛玉顆粒反應所致。
4 結論
（1）在高純剛玉—尖晶石澆注料中，隨純鋁酸鈣水泥加入量的增加，110℃烘干后試樣的強度增加，1100℃，1500℃和1600℃燒后強度先增加后降低，體積密度逐漸降低。純鋁酸鈣水泥加入量為2~6%時，線變化率逐漸增大，其含量大于6%時線變化率逐漸增大。
（2）110℃干燥24h后試樣1400℃的高溫抗折強度隨純鋁酸鈣水泥含量的增加而逐漸增加。1600℃燒后試樣在600~1000℃時的熱態強度變化不大，與常溫強度值相當，1000℃以后快速下降。1400℃的高溫抗折強度隨純鋁酸鈣水泥含量的增加逐漸降低。
