卡爾多爐用耐火材料可以分為兩部分：一部分是熔池用耐火材料，另一部分是煙道用耐火材料。目前，熔池用耐火材料以直接結(jié)合鎂鉻磚為主，而煙道選用的耐火材料則不固定，某公司曾先后使用過高鋁澆注料、高鋁磚、鉻鋁尖晶石和鉻渣磷酸搗打料，結(jié)果均不理想。為此，本課題主要對(duì)卡爾多爐煙道用耐火材料展開研究。

卡爾多爐煙道用耐火材料比熔池用耐火材料壽命要短，究其原因有以下幾點(diǎn)：

1)卡爾多爐的熔煉過程是周期性的操作，爐子處于周期性的工作狀態(tài)：氧化→還原→倒渣→出鉛，溫度從1200℃~1300℃和300℃~500℃之間來回升降，如此周而復(fù)始，爐襯耐火材料處于強(qiáng)熱震狀態(tài)，很容易脫落。

2)煙氣中含有大量的煙塵。含有大量液態(tài)成分的煙塵在上升過程中互相碰撞，結(jié)成較大顆粒落下，對(duì)耐火材料造成沖刷。

3)化學(xué)侵蝕。煙塵中含Pb70%左右，主要以PbO和部分PbSO4形式存在，熔融態(tài)的PbO和Pb與耐火材料中的SiO2反應(yīng)生成低融物而使耐火材料損毀。綜上可見，卡爾多爐煙道用耐火材料應(yīng)具有良好的熱震穩(wěn)定性，抗沖刷性以及抗富鉛渣侵蝕性。

氧化鉛(PbO)又名密陀僧，熔點(diǎn)886℃，沸點(diǎn)1472℃。PbO屬于兩性氧化物，既可以與SiO2、Fe2O3結(jié)合形成硅酸鹽或鐵酸鹽;也可與CaO、MgO等形成鉛酸鹽;還可以與Al2O3結(jié)合形成鋁酸鹽。

SiO2與PbO能形成一系列低熔點(diǎn)硅酸鉛，如：PbO·SiO2(熔點(diǎn)864℃)、2PbO·SiO2(熔點(diǎn)670℃)等，因此，硅磚與含SiO2高的耐火材料都不適合。

含Cr2O3耐火材料如鎂鉻磚、鋁鉻磚等在氧化氣氛下，其中的Cr2O3會(huì)轉(zhuǎn)變成CrO3。從氧化物酸堿性強(qiáng)弱次序可知，PbO具有較強(qiáng)的堿性，極易與酸性強(qiáng)的CrO3形成低熔點(diǎn)的鉻酸鉛化合物，如PbO·CrO3(熔點(diǎn)844℃)等，因此，含Cr2O3耐火材料也不適合。

Al2O3與PbO可形成PbO·6Al2O3，雖然Al2O3可吸收26.7%的PbO形成PbO·6Al2O3，但形成的PbO·6Al2O3在1200℃的高溫下仍處于固態(tài)。這說明剛玉具有較好的抗鉛渣侵蝕性。

眾所周知，石墨與熔渣潤(rùn)濕性不好，導(dǎo)熱系數(shù)大，加入到耐火氧化物中可以提高耐火材料的抗渣性和熱震穩(wěn)定性。因此，含碳耐火材料在鋼鐵工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用并取得了很好的使用效果。但研究表明：在含有大量SO2氣體的條件下，含碳耐火材料使用效果不理想。

從上述分析可知：

1)在含有大量SO2氣體的條件下，含碳耐火材料使用效果不理想。因此，不能選用石墨作為添加劑。

2)含Cr2O3、SiO2高的耐火材料不抗富鉛渣的侵蝕。

3)剛玉和ZrO2具有較好的抗富鉛渣侵蝕性。

純ZrO2耐火材料不僅生產(chǎn)成本高，而且生產(chǎn)難度大。純剛玉質(zhì)耐火材料雖然可以生產(chǎn)，但熱震穩(wěn)定性較差。因此，為了兼顧抗鉛渣侵蝕性和熱震穩(wěn)定性，選用Al2O3含量較高的特級(jí)礬土為主原料，制備卡爾多爐煙道用低水泥Al2O3-SiO2系澆注料。并在此基礎(chǔ)上，通過引入添加劑來改善Al2O3-SiO2系澆注料的抗鉛渣侵蝕性和熱震穩(wěn)定性。添加劑的選擇與考慮如下：

如前所述，ZrO2具有較好的抗富鉛渣侵蝕性;因此，本課題通過引入ZrO2來改善耐火材料的抗鉛渣侵蝕性。此外，還可以利用ZrO2的馬氏體相變來改善耐火材料的熱震穩(wěn)定性。

非氧化物因具有導(dǎo)熱系數(shù)大，熱膨脹系數(shù)小，與爐渣不潤(rùn)濕等特點(diǎn)而廣泛用于鋼鐵冶煉中。由于卡爾多爐煙道結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此該處用耐火材料以不定形耐火材料為宜，這在以前所用耐火材料中也有所體現(xiàn)。