澆注料中主要成份Al2O3與MgO高溫下反應(yīng)生成尖晶石，并伴隨有約7%的體積膨脹。為了抑制這種膨脹應(yīng)力帶來(lái)的使用中剝落損毀，實(shí)驗(yàn)研究選擇電熔鎂砂和鎂鋁尖晶石二種不同原料對(duì)材料抗渣性能的影響。結(jié)果表明，摻入一定數(shù)量的鎂砂，澆注料在少量液相的潤(rùn)滑<2>，特別是使用時(shí)受鋼水靜壓作用，反應(yīng)燒結(jié)提前，促使生成尖晶石膨脹的松散體更加致密化，合適粒度的鎂砂可使?jié)沧⒘显诟邷叵氯匀槐憩F(xiàn)為微膨脹，保持整體性，對(duì)降低蝕損也有利，如所示。然而，鎂砂臨界粒度愈粗、或加入量超過(guò)4C，因膨脹過(guò)大，組織劣化，渣滲透加深，蝕損亦有增大傾向。

鎂砂臨界粒度及加入量對(duì)澆注料抗渣性的影響引入預(yù)合成尖晶石取代電熔鎂砂，研究認(rèn)為，理論尖晶石含量越多，澆注料耐蝕性越好，而渣滲透深度以尖晶石含量10%30%最小，尖晶石含量超過(guò)50%，隨尖晶石含量增加呈上升趨勢(shì)。尖晶石粒度以均勻分布的微粉對(duì)阻滯渣滲透引起的結(jié)構(gòu)剝落最為有效。研究發(fā)現(xiàn)，尖晶石組分對(duì)尖晶石熟料本身及其與剛玉混合制成的澆注料抗渣性起決定性作用，尖晶石中MgO以3%5%最理想。

硅微粉對(duì)抑制生成尖晶石膨脹應(yīng)力亦有效果。研究表明，低溫下，硅微粉與MgO粉生成M-S-H物質(zhì)，能阻止方鎂石水化，改善澆注料流動(dòng)性，增加澆注料致密度，高溫下M-S-H脫水與CaO反應(yīng)生成低熔物產(chǎn)生塑性形變，吸收高溫膨脹應(yīng)力，但是，硅微粉配合量增加，高溫下液相生成量增多，抗高溫蠕變性降低，如所示，鋼水壓力條件下材料易發(fā)生過(guò)燒結(jié)而出現(xiàn)龜裂，龜裂增多、裂紋增寬、剝落加深。一般采用水泥和硅微粉復(fù)合作結(jié)合劑。

電子探針?lè)治霰砻鳎谕瑓^(qū)域細(xì)顆粒的尖晶石中Fe、Mn固溶度大致相同，而較大尖晶石顆粒，Fe、Mn元素在邊緣的含量遠(yuǎn)高于其顆粒內(nèi)部，對(duì)渣蝕后試樣化學(xué)分析和X射線衍射分析也說(shuō)明，尖晶石的晶格常數(shù)由工作面?zhèn)认騼?nèi)逐漸減小，與各層中Fe2O3含量變化一致，隨著Fe2O3在各層中固溶量減少，尖晶石晶格常數(shù)、衍射強(qiáng)度愈接近原質(zhì)層的尖晶石。

剛玉吸收渣的CaO生成鋁酸鈣類礦物而固化，光學(xué)顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)試樣滲透層中剛玉顆粒的邊緣存在板狀鋁酸鈣反應(yīng)圈，基質(zhì)中存在大量的針狀CA6礦物，SiO2促進(jìn)CA6結(jié)晶長(zhǎng)大，便氣孔微細(xì)化，形成較致密的阻擋層，殘余的熔渣富含SiO2變粘稠而難以往內(nèi)滲透。

結(jié)論（1）合理選擇尖晶石、鎂砂、硅微粉及水泥的配合量，控制理想的顯微結(jié)構(gòu)，對(duì)得到性能穩(wěn)定的高純鋁鎂系澆注料至關(guān)重要。（2）研制的高純鋁鎂系澆注料盡管性能各有特征，但都具有良好的組織均一性、抗高溫蠕變性、熱震穩(wěn)定性和耐渣侵蝕及滲透能力。（3）高純鋁鎂系澆注料的抗渣機(jī)理：尖晶石捕捉渣中FeO、MnO占據(jù)其陽(yáng)離子空穴，置換MgO形成復(fù)合尖晶石，剛玉吸收CaO生成CA2、CA6，SiO6促進(jìn)CA6晶粒長(zhǎng)大，形成較致密的阻擋層，殘余熔渣富含SiO2變稠，從而提高了抵抗熔渣滲透及侵蝕能力。