1、本文首先通過擋渣墻損毀分析，確定損毀原因，然后分別從材料的顆粒級配、不同粒度的尖晶石的選擇、結合體系以及分散劑的確定和添加物對材料顯微結構的影響等方面入手，對剛玉-尖晶石質中間包擋渣墻進行了系統(tǒng)的研究：
　　(1)基于武鋼目前所使用的擋渣墻的基本情況，通過實驗室分析了其各項物理指標，并對用后擋渣墻進行了損毀原因的分析。結果表明：目前武鋼所使用擋渣墻顯氣孔率較高，常溫強度較低，熱處理過后體積膨脹較大，對于材料的抗渣性能非常不利。顯微

2、結構分析也驗證了其損毀的主要原因是渣的侵蝕和滲透，擋渣墻的渣線部位損毀非常嚴重，熔渣與材料發(fā)生化學侵蝕，產生大量液相，高溫下液相的破壞作用非常大，不斷向材料內部溶解侵蝕。在鋼水的不斷沖刷下導致結構剝落，最終坍塌。
　　(2)通過分析目前擋渣墻所存在的缺陷，本文首先以高鋁質材料體系入手，通過q值的變化，研究了不同粒度組成對澆注料各項常規(guī)性能的影響。研究結果表明：當q為0.27時，澆注料流動值最高，材料達到最緊密堆積，擁有較高的體積密

3、度和常溫強度，以及較低的顯氣孔率。
　　(3)以q值為0.27的高鋁質材料體系為基礎，研究了添加不同粒度的尖晶石對材料常規(guī)物理性能、熱震穩(wěn)定性以及抗渣性能的影響。研究表明：添加尖晶石對于材料的常規(guī)物理性能影響不大，對熱震穩(wěn)定性和抗渣性能的改善是有利的。當骨料：細粉=15：5時，擁有較好的熱震穩(wěn)定性和抗渣性。通過建立熔渣/耐火材料侵蝕熱力學模型，發(fā)現(xiàn)剛玉-尖晶石材料高溫下主要通過在骨料表面與熔渣中的MgO發(fā)生反應形成鎂鋁尖晶石隔離層

4、，阻止熔渣對材料的進一步溶解。而對骨料：細粉=15：5的試樣靜態(tài)抗渣試驗后，觀察其顯微結構也同樣驗證了熱力學模擬的情況。
　　(4)通過引入ρ-Al2O3使材料體系“純凈化”，大大改善了材料的高溫強度和抗渣侵蝕性能；但ρ-Al2O3結合的試樣早期強度較低，不利于擋渣墻吊掛和安裝，因此在ρ-Al2O3加入量為3％的基礎上，引入較低含量的水泥來改善擋渣墻的常溫強度，并與單純以ρ-Al2O3作為結合劑的試樣進行對比，發(fā)現(xiàn)當ρ-Al2O3

5、加入量為3%，水泥加入量為1.5%時，材料不僅具有較高的常溫強度和較低的顯氣孔率，而且其抗渣性能和高溫強度也并未下降；通過XRD和抗渣試驗后顯微結構分析發(fā)現(xiàn)，少量水泥的引入并沒有在材料內部產生過多的液相，相反在加入到一定量時生成CA6高熔點相，對材料高溫強度和抗渣性能的改善是有利的。在確定了ρ-Al2O3-水泥復合結合的結合體系之后，研究了三種分散劑對澆注料基質漿體流變行為的影響。結果表明：聚羧酸醚類減水劑(以下簡稱FS60)通過靜電斥

6、力和空間位阻的協(xié)同作用，大大降低了漿體的粘度，隨著FS60加入量增加，漿體的粘度基本沒有變化，因此減水劑的加入量有一個合適的范圍。實驗表明當加入量為0.1%時，對漿體的分散效果較好，滿足施工要求。
　　(5)熱力學模擬計算及XRD分析表明，隨著鎂鋯共晶材料(以下簡稱MZ)加入量增加，生成的尖晶石含量增加，由此造成高溫處理后線變化率和顯氣孔率隨之升高，常溫強度和體積密度降低；當加入量過大的時候，抗渣滲透性能有所下降。同時，由于ZrO

7、2的存在，通過其馬氏體相變增韌改善了材料的熱震穩(wěn)定性，但加入量一旦過大，反而熱震穩(wěn)定性有所下降。由此可見，適當的引入MZ可以改善材料的熱震穩(wěn)定性和抗渣侵蝕滲透性，綜合各項性能來看當MZ加入量為1%時較為合適。
　　(6)通過熱力學軟件模擬計算可知：在剛玉-尖晶石質擋渣墻中引入Y2O3，而不添加SiO2，高溫下體系中主要存在的物相為尖晶石相和剛玉相，經熱力學計算Y2O3與A2O3在1500℃下極易生成Y3Al5O12(釔鋁石榴石),