弥散型透气砖具有独特的弥散型结构，不仅有效避免了砖芯断裂、渗钢以及因狭缝尺寸变化或者狭缝堵塞造成的底吹不良等现象。而且，弥散分布的气孔在实际使用过程中会产生大量的弥散式小气泡，这种气泡具有较大的比表面积，更易捕捉钢液中的夹杂物，使钢水成分和温度更加均匀。但是，为保证其透气性能，其显气孔率一般在25%~30%，且气孔尺寸较大，这些导致弥散型透气砖强度较低，抗冲刷能力差，制约了其应用。华北理工大学的研究人员考察了ZrO₂微粉加入量对刚玉质弥散型透气材料性能的影响。

试验用原料有：板状刚玉（w(Al₂O₃)≥99.05%，1~0.15、≤0.15、≤0.044 mm）、α-Al₂O₃微粉（w(Al₂O₃)=99.23%、d₅₀=2.5 μm）、Secar 71水泥、单斜ZrO₂微粉（w(ZrO₂)≥99.00%，d₅₀=2.5 μm）。固定骨料与基质的质量比为74:26，分别用质量分数为0、1%、3%、5%的ZrO₂微粉等量替代α-Al₂O₃微粉，试验配料组成见表1。

表1  试样配比（w）/%

按表1的配方配料，干混60 s后加水6.0%（w）湿混120 s，然后振动浇注成40 mm×40 mm×160 mm的条形试样和中心带有圆孔（上底直径30 mm、下底直径25 mm、高35 mm）、外部尺寸为70 mm×70 mm×70 mm的坩埚试样。坯体试样自然养护24 h后脱模，于110 ℃烘干24 h，再分别经1 200 ℃保温4 h和1 600 ℃保温4 h烧成。根据相关国家标准测定物料的流动值，试样的体积密度和显气孔率，烧后试样的线变化，常温抗折强度和常温耐压强度，1 600 ℃烧后试样在1 450 ℃保温1 h的高温抗折强度，1 600 ℃烧后试样的透气度，用SEM观察1 600 ℃烧后试样的显微结构，用XRD分析1 600 ℃烧后试样的物相组成。抗渣试验采用静态坩埚法：在烘干后的坩埚中放入40 g钢渣，加入钢渣的坩埚经1 600 ℃保温4 h烧后自然冷却，将坩埚对称纵切为两半，对比各坩埚试样的渣侵蚀和渗透深度。

研究结果：（1）引入ZrO₂微粉后浇注料的流动值无明显变化；ZrO₂微粉加入量为1%时，材料的常温强度、高温强度较为优越，但其透气度受到显气孔率的制约，明显下降；ZrO₂微粉加入量为5%时，试样的透气性能较好，但常温强度、高温强度和抗渣侵蚀性能较差；综合考虑试样的各项性能，ZrO₂微粉加入量为3%时较为适宜。（2）当ZrO₂微粉加入量在0～3%时，ZrO₂微粉的引入对烧结的促进作用，提高材料致密度的同时会吸收熔渣中的CaO生成熔点较高的CaZrO₃，CaZrO₃堵塞在气孔中，阻止了渣的进一步侵蚀和渗透；当ZrO₂微粉加入量为5%时，由于ZrO₂的加入量过大，因ZrO₂相变引起的微裂纹增多，试样的致密性受到严重损害，导致抗渣侵蚀性变差，同时与熔渣中的CaO反应生成的CaZrO₃对渣的渗透有一定抑制作用，相较于未加ZrO₂微粉的试样D0，抗渣渗透性有一定的提高。

（摘编自《2023年全国耐火原料学术交流会论文集》；作者：苏玉庆等）