在硅鋁耐火澆注料中，Al₂O₃含量大于90%的耐火澆注料屬于剛玉耐火澆注料。
剛玉質(zhì)澆注料的設(shè)計(jì)原則
剛玉澆注料的原料組合有多種形式，例如
(1)用白剛玉作骨料和粉料
(2)用板狀氧化鋁和致密(燒結(jié))氧化鋁作骨料，用致密(燒結(jié))氧化鋁作粉料;
(3)用亞白剛玉/棕剛玉作骨料，用致密(燒結(jié))氧化鋁作粉料;
(4)用白剛玉和特級(jí)礬土熟料作骨料，用白剛玉作粉料等。
為了提高剛玉耐火澆注料的基質(zhì)性能，通常用白剛玉粉或者板狀氧化鋁粉作為其粉料組成。根據(jù)剛玉耐火澆注料目標(biāo)性能的要求，合理選擇顆粒分布系數(shù)(q值)作為配方擬合顆粒配比。結(jié)合系統(tǒng)中的活性填料，普遍使用SiO₂粉或者活性α-Al₂O₃粉等。根據(jù)應(yīng)用要求，剛玉耐火澆注料一般可按含水泥(LCC及ULCC)或者無(wú)水泥(NCC)的組成配制。前者以水泥或者水泥和活性超微粉并用作為結(jié)合劑，而后者則采用活性超微粉作為結(jié)合劑。同時(shí)，添加高效表面活化劑(高效分散劑和減水劑)以分散結(jié)合劑和活性填料，減少用水量。
一般說(shuō)來(lái)，剛玉耐火澆注料中的粉料+活性填料(超微粉)合量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為30%~34%。材料品種不同時(shí)，其活性填料用量也會(huì)不相同，但最佳活性填料配入量在4%~10%之間。此外，剛玉耐火澆注料中都需要添加高效表面活化劑(高效分散劑和減水劑)以分散結(jié)合劑和活性填料，以便能使剛玉耐火澆注料漿體獲得良好的流動(dòng)性和較佳的施工性能。
在剛玉耐火澆注料中，結(jié)合劑、活性填料和添加劑的用量很少，但都是非常重要的相輔相成的三個(gè)組成部分，不可缺少。每個(gè)組成部分的選擇都成為控制剛玉耐火澆注料流變性能的關(guān)鍵因素。選擇的標(biāo)準(zhǔn)是能保證相應(yīng)的剛玉耐火澆注料達(dá)到施工性能的要求。這可通過(guò)優(yōu)化添加劑(高效分散劑和減水劑)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以加入多種添加劑(復(fù)合添加劑)，每一種添加劑都具有不同的功能，以改變剛玉耐火澆注料的流變性能。
剛玉質(zhì)澆注料的干燥過(guò)程
剛玉耐火澆注體干燥過(guò)程中的升溫是一個(gè)非常重要的過(guò)程，需要精心操作。干燥初期，主要是f-H₂O從剛玉耐火澆注料體的氣孔排出。繼續(xù)升溫，水化物將會(huì)發(fā)生一系列的脫水過(guò)程和結(jié)合相的顯微結(jié)構(gòu)變化。以低水泥剛玉耐火澆注料件為例來(lái)說(shuō)明整個(gè)加熱干燥過(guò)程中的脫水過(guò)程和結(jié)合相的顯微結(jié)構(gòu)變化情況：①室溫~100℃之間時(shí)，水泥水化產(chǎn)物逐漸轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的AH₃和C₃AH₆相，并排出f-H2O;②100~300℃/350℃之間時(shí)，AH₃和C₃AH6相逐漸分解為某些無(wú)定形的無(wú)水產(chǎn)物，同時(shí)排出f-H₂O(g);③超過(guò)800~900℃以上時(shí)，水泥水化產(chǎn)物分解后的產(chǎn)物與基質(zhì)某些礦物相繼續(xù)反應(yīng)，最終形成陶瓷結(jié)合相。在整個(gè)過(guò)程中，材料強(qiáng)度不斷增加，從而獲得理想的耐火澆注料體。
含水泥的剛玉耐火澆注料
Al₂O₃-CA₆耐火材料的主要產(chǎn)品就是水泥結(jié)合剛玉耐火澆注料和低水泥結(jié)合剛玉耐火澆注料，這兩類(lèi)都是普通的結(jié)合系統(tǒng)都是基于鋁酸鈣水泥，在環(huán)境溫度下經(jīng)過(guò)水合反應(yīng)而凝固。CAC實(shí)際上由Al₂O₃含量較高的鋁酸鹽(CA、CA₂等)組成。
要標(biāo)準(zhǔn)的CAC中，即化學(xué)計(jì)算成分符合CA₂時(shí)，相應(yīng)的反應(yīng)為：CA+Al₂O₃→CA₂
含CAC的剛玉耐火澆注料(CC/LCC)經(jīng)高溫處理或者在高溫使用過(guò)程中，其基質(zhì)的礦物相都會(huì)轉(zhuǎn)化為α-Al₂O₃和CA₆。在1500℃時(shí)，CAC中所含CaO成分都會(huì)全部轉(zhuǎn)化為CA6。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得，基質(zhì)中加入硅微粉的Al₂O₃-CA₆耐火澆注料會(huì)在溫度達(dá)到1345℃時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生液相，其穩(wěn)定相為莫來(lái)石-鈣長(zhǎng)石-方英石。當(dāng)該材料在高于1350℃的條件下長(zhǎng)期使用時(shí)，需要考慮穩(wěn)定相的情況。在這里要注意，在基質(zhì)中加入微硅粉的Al₂O₃-CA6耐火澆注料的優(yōu)點(diǎn)是在較低溫度的條件下產(chǎn)生液相，這可使材料生產(chǎn)具有涂層效應(yīng)，能有效降低介質(zhì)的滲透或者提高高鋁制品的彈塑性性能。
CA6同燒結(jié)Al₂O₃或者板狀A(yù)l₂O₃之間的結(jié)合比它同電熔剛玉之間的結(jié)合更好，說(shuō)明燒結(jié)Al₂O₃骨料表面比電熔剛玉骨料表面具有更高的活性。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，燒結(jié)Al₂O₃或者板狀A(yù)l₂O₃為主原料的耐火澆注料比以電熔剛玉為主原料的耐火澆注料具有更高的常溫機(jī)械強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度和抗熱震性能。
剛玉澆注料理想的脫模表征參數(shù)
剛玉耐火澆注料30min時(shí)的流動(dòng)值。它可以反映現(xiàn)場(chǎng)澆注料過(guò)程的可行性和可靠性。通常，振動(dòng)成型整體內(nèi)襯耐火澆注料，30min后的流動(dòng)值應(yīng)不小于60%;剛玉耐火澆注料養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后的機(jī)械強(qiáng)度。它可以反映出現(xiàn)場(chǎng)整體脫模的可行性，通常，1.5MPa常溫抗折強(qiáng)度和5MPa常溫耐壓強(qiáng)度值是整體內(nèi)襯澆注料能夠順利脫模的最低要求。當(dāng)上述兩個(gè)數(shù)值都能得到滿足時(shí)，剛玉耐火澆注體的施工就能順便進(jìn)行并獲得理想的脫模襯體。
