目前，电炉钢包出钢嘴主要采用铝镁浇注料或铝镁尖晶石浇注料，使用寿命较低，一般出钢40次左右。有些厂家曾试用铝镁尖晶石浇注料，效果都不太理想。为此，研制了出钢嘴用刚玉质浇注料，研制目标是使用出钢嘴使用寿命达70次。
1.出钢嘴使用条件分析
以某公司的电炉钢包成钢温度高达1700℃左右，出钢嘴频繁冷却，急冷急热严重，使用条件十分苛刻。浇注料在使用过程中主要受以下破坏因素的影响；1)气流急冷急热的作用；2)高温钢水和熔渣的冲刷；3)高温熔渣的化学侵蚀以及钢水的渗透。因此，要求所研制的浇注料必须满足以下性能：1)良好的热震稳定性;2)高温强度高，耐钢水冲刷；(3)能够快速烘烤而不炸裂；(4)抗熔渣侵蚀性好；(5)可施工性强。
以w(Al2O3)≥96%的棕刚玉为主要原料，同时添加w(Al2O3)≥78%的纯铝酸钙水泥w(SiO2)≥92%的SiO2微粉、又复合添加剂(氧化铬和氧化锆)、外加剂等制成浇注料。试样在40mm×40mm×160mm的钢模中振动成型，24h后脱模，养护24h后于(110±5)℃烘干。按国家标准测定其常温抗折强度、体积密度、显气孔率和线变化率。
结果与讨论
SiO2微粉对浇注料性能的影响
在固定棕刚玉5~1mm占50%(质量分数，下同)，1~0mm占15%，纯铝酸钙水泥占4%，≤0.074mm白刚玉粉和SiO2微粉合量为31%，复合添加剂(氧化铬和氧化锆)、减水剂、防爆剂等外加剂适量的条件下，SiO2微粉添加量对浇注料性能的影响如表1所示，可见，随着SiO2微粉加入量的增加，浇注料的烘干强度随之增加。综合考虑1500℃2h烧后的性能，以2%的SiO2微粉添加量为最佳。
表1 SiO2微粉添加量对浇注料性能的影响
复合添加剂加入量对材料性能的影响
固定棕刚玉5~1mm占5%，1~0mm占20%，固定细粉(<0.088mm)总量为30%，其中纯铝酸钙水泥适量，SiO2微粉为2%，改变复合添加剂(氧化铬和氧化锆)的加入量，制成的浇注料于1500℃3h烧后的性能见表2。从表2可以看出：随着复合添加剂加入量的增加，浇注料的高温抗折强度得到明显的改善，但假如至5%时强度又下降;加入量为1%~3%时的体积稳定性最好。综合考虑，工业试验用浇注料的添加剂加入量选择2%和3%。
表2 复合添加剂对1500℃3h烧后浇注料性能的影响
应用
研制的出钢嘴刚玉质浇注料在某厂电炉钢包出钢嘴上使用。该出钢嘴分为5节，其中从下至上第二、三节的蚀损较严重，采用加入3%复合添加剂的浇注料，而其他3节使用加入2%复合剂的浇注料。为了提高出钢嘴浇注料的施工性能，选用两种以上的外加剂复合使用，结果浇注料的流动性增大，强度增高，线变化率变小。这主要是由于复合外加剂具有解胶、分散、润湿、排气等功能，可显著地改变物料的表面性能，达到减水增强的效果。实际使用中，浇注料在振动棒振动下流动性好，容易脱气和密实，确保施工体均匀，且施工劳动强度低，效率高。
第一次工业试验试用了2个包，使用寿命为65次和70次。其中9号包共使用65次，按常规使用一个星期，实际使用了16天，期间因机械故障停炉冷却至室温3次，拆包时观察还有较厚的残余厚度，用户比较满意。此后，又进行了十几个出钢嘴浇注料的批量供货，取得了使用寿命超过70次的使用效果，达到了预期目标。
