借鑒人造石墨基炭磚設(shè)計(jì)思路，研發(fā)了新型高爐用剛玉基耐火材料，系統(tǒng)研究了人造石墨加入量對剛玉基耐火材料性能的影響，以期在維持高抗侵蝕性的前提下獲得良好的微孔與導(dǎo)熱性能。通過研究工作，可以得到以下結(jié)論：

(1) 高導(dǎo)熱砌筑法爐缸易造成爐缸鐵水散熱過快，隔熱砌筑法中爐缸工作面耐火材料熱應(yīng)力過大。當(dāng)爐底爐缸部位使用多層砌筑結(jié)構(gòu)，耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)由內(nèi)至外從10W/(m·K)至40W/(m·K)逐步提升時(shí)有利于在爐底構(gòu)筑軟熔層，而爐缸部位難以通過調(diào)整溫度場使鐵水在工作面充分降溫，仍需通過優(yōu)化爐襯材質(zhì)以實(shí)現(xiàn)長壽化目標(biāo)。

(2) 人造石墨的加入有助于提升電煅煤基碳磚的導(dǎo)熱系數(shù)，并降低導(dǎo)熱性能的各向異性，但會影響碳磚的抗鐵水溶蝕性能；由支持向量機(jī)建模分析得知，人造石墨含量對導(dǎo)熱系數(shù)提高的影響較為明顯；借助該建模方法獲得了碳磚導(dǎo)熱系數(shù)的預(yù)報(bào)擬合公式，該公式具有較高精度，可用于碳磚導(dǎo)熱系數(shù)的優(yōu)化與預(yù)報(bào)。

(3)調(diào)整人造石墨骨料的臨界粒度并使用原位反應(yīng)技術(shù)與顆粒緊密堆積技術(shù)，可以在骨料表面構(gòu)筑氧化鋁與碳化硅晶須的包覆結(jié)構(gòu)，可提升人造石墨基碳磚的抗鐵水侵蝕性與微孔化率。

(4)使用高溫反應(yīng)活性較高的藍(lán)晶石、紅柱石與硅線石細(xì)粉等量替換氧化鋁，可以在炭磚熱處理過程中發(fā)生莫來石化反應(yīng)。三石莫來石化的過程有利于碳化硅晶須的生成，進(jìn)一步優(yōu)化人造石墨基炭磚試樣的微孔性能。橫向?qū)Ρ热?，藍(lán)晶石所需反應(yīng)溫度較低。

(5)人造石墨基炭磚添加二氧化鈦微粉經(jīng)1400℃埋炭焙燒可以原位生成碳氮化鈦相，并有利于促進(jìn)碳化硅晶須生長。外加6%TiO2時(shí)，其平均孔徑低于100nm，小于1μm孔容積達(dá)到90%，室溫導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)53.43W/(m·K)。抗鐵水侵蝕實(shí)驗(yàn)表明，這種原位形成碳氮化鈦的炭磚試樣有利于構(gòu)筑類似鈦礦護(hù)爐法所形成的高粘度層，減少鈦礦護(hù)爐所造成的鈦資源浪費(fèi)。

(6)在傳統(tǒng)陶瓷杯基礎(chǔ)上使用粒徑≤1mm的人造石墨骨料替代對應(yīng)粒度的棕剛玉骨料并加入硅微粉與瀝青粉有助于在維持高抗侵蝕性的前提下優(yōu)化試樣的微孔化率與導(dǎo)熱系數(shù)。這種新型耐火材料不僅可以用于爐缸部位抵御鐵水的沖刷侵蝕與滲透侵蝕，還可通過改變?nèi)嗽焓橇虾恳哉{(diào)整導(dǎo)熱系數(shù)，砌筑于爐底，實(shí)現(xiàn)軟熔層的構(gòu)筑。