轧钢加热炉用耐火浇注料比用耐火砖砌筑施工筒单，易操作，工程费用低，施工期短；与砖体相比，可节约能源70%左右；使用寿命3〜6年，比使用高铝砖提高1〜4倍。浇注料可以加工成各种形状整体炉衬，施工速度快，是工业炉施工较好的材料。
随着超微粉技术在浇注料中的应用，黏土结合浇注料多被低水泥结合浇注料所代替。低水泥结合浇注料具有强度高、体积稳定性好、施工性能好的优点，所以低水泥结合浇注料在热工炉窑上得到了广泛应用。但国内外的热工炉窑设计者在选用炉衬浇注料的过程中，多认为浇注料中氧化铝含量高的产品各方面性能优于氧化铝含量低的产品，所以在浇注料的选材过程中，多选择氧化铝含量较高的产品，在轧钢加热炉上更是如此。由于一般的轧钢加热炉工作温度为1200~1350℃，长期工作温度远远低于1500℃，所以浇注料应选择满足轧钢加热炉使用特点且氧化铝含量在一定范围内的低水泥浇注料，以达到炉衬材料长寿、节能、高性价比的要求。
1 实验过程及结果
1.1 原料选择
可用于轧钢加热炉炉衬浇注料的骨料种类较多，如电熔白刚玉、电熔棕刚玉、烧结刚玉、电熔莫来石、烧结莫来石、特级高铝熟料、二级高铝熟料、三级高铝料、焦宝石、红柱石等，但从轧钢加热炉炉衬浇注料的使用条件及成本上分析，轧钢加热炉炉衬浇注料骨料种类的选择应有个合理的范围。
轧钢加热炉炉衬浇注料骨料的选择主要是基于热震稳定性、高温性能、导热性能、成本等方面进行选材。从骨料的热震稳定性及高温性能两个方面分析，骨料应首选电熔莫来石、烧结莫来石、红柱石等。因为以上几种原材料在长期使用过程中主晶相是莫来石相，红柱石骨料在1300℃以上转变为莫来石相和石英相，石英相可以和基质中的氧化铝反应生成二次莫来石。另外石英进入液体后，可提高液体的黏度，对提高浇注料的高温性能起积极的作用。但电熔莫来石、烧结莫来石、红柱石等骨料的成本相对于高铝熟料要高，所以骨料中应尽可能少用电熔莫来石、烧结莫来石、红柱石等材料。电熔白刚玉、电熔棕刚玉、烧结刚玉中骨料应优选烧结刚玉(俗称板刚玉)，因其抗剥落性优于电熔白刚玉和电熔棕刚玉，见表1。但烧结刚玉的成本太高，用于轧钢加热炉炉衬浇注料中用户无法接受；另一方面因烧结刚玉的热膨胀系数和导热系数均高于莫来石，过多地使用烧结刚玉作为骨料会降低浇注料的热震稳定性，增加浇注料的导热率，不利于节能、环保。
表1耐火骨料的耐热震性 （%）
我国有丰富的铝矾土资源，目前已探明的储量超过20亿t，居世界前列。因此矾土熟料的价格相对于刚玉、莫来石、红柱石要低，而且常用的山西孝义特级、二级及三级高铝熟料杂质含量较低，见图1~4。由于以上4种高铝熟料矿物相主要为刚玉相及莫来石相，不含有低熔点的晶相，因此以上4种原材料都适合作为轧钢加热炉的原材料。
1.2实验过程
以特级、二级、三级高铝熟料及焦宝石为主要原材料，加入硅微粉，以铝酸钙水泥为结合剂，以磷酸盐为减水剂。固定硅微粉、水泥及磷酸盐减水剂的加入量，研究浇注料的不同氧化铝含量与荷重软化开始温度、体积密度、导热系数的关系。表2为主要原材料的理化指标。
表2主要原材料的理化指标
浇注料氧化铝含量与体积密度、导热系数的关系见图5。浇注料氧化铝含量与荷重软化开始温度的关系见图6。荷重软化开始温度检测标准YB/T 370-1995，实验条件为1350℃x3h烧后。
由图5可知，随着低水泥浇注料氧化铝含量的提高，浇注料的体积密度增大，导热系数提高。由图6可知，低水泥浇注料的氧化铝含量在60%左右时，浇注料的荷重软化开始温度较高，可选择在轧钢加热炉的高温段使用，从性价比来考虑，氧化铝含量在50%的浇注料可选择在轧钢加热炉的低温段使用，可达到有效的节能目的。
2 炉衬耐火材料的选用及材料性能
2.1 锚固砖
采用不定形耐火材料作为工作衬里的轧钢加热炉，锚固砖的选择较为关键，因为锚固砖对整个加热炉耐火衬里的结构起重要的作用，国家标准中，锚固砖有LZ-75、LZ-65、LZ-55、LZ-48四种，LZ-75、LZ-65的锚固砖的导热系数、热膨胀率及成本较LZ-55的锚固砖高，在轧钢加热炉上的一般部位，LZ-55锚固砖完全可满足使用需要。而在水梁及压下部位，一般选择采用振动成型的PN-JZ-58的锚固砖。因为振动成型的锚固砖材料的临界粒度较大，材料的结合强度较高，锚固砖的抗拉强度也较机压成型的高，并且通过国内外几十座轧钢加热炉使用已经得到证明。表3为LZ-55、PN-JZ-58锚固砖的主要理化指标。
表3 LZ-55、PN-JZ-58锚固砖的主理理化指标
2.2 炉墙、炉顶
轧钢加热炉的预热段工作温度一般在1200℃以下，采用氧化铝含量为50%~55%左右的低水泥汪料完全可满足使用需求。加热段及均热段工作温度一般在1 350℃左右，可选择氧化铝含量为60% 左右的低水泥浇注料，该低水泥耐火浇注料细粉应选择杂质含量较低的原材料，以提高浇注料的高温使用性能。炉墙及炉顶浇注料主要理化指标，见表4。
表4轧钢加热炉炉墙及炉顶低浇注料的主要理化性能
2.3 水冷管包轧用浇注料
水冷管包轧用浇注料其施工厚度一般在50~60mm左右。通常情况下，水冷管包轧用浇注料每座加热炉只选择一种，一般选择氧化铝含量为60%~65%的低水泥浇注料可满足使用要求，但必需选择流动性能较好的浇注料。由于氧化铝含量较低的高铝浇注料，原料本身吸水率较大，在烘烤及使用过程中收缩也较大，易产生裂纹，影响水冷管耐火材料的正常使用。而氧化铝含量较高的高铝浇注料，由于原材料导热系数大、成本高，故不作为水冷管包轧的首选材料。表5为水冷管包轧浇注料主要理化指标。
表5水冷管包扎浇注料主要理化指标
3膨胀缝
轧钢加热炉不定形内衬的膨胀缝数值及分布位置和构造，应由设计规定，膨胀缝数值可按材料线膨胀率大小留。图7为PN-LN、PN-BH60浇注料热膨胀率。热膨胀率检测标准YB/T 5205-1993，实验条件为1350 ℃x3 h烧后。由图7可知，PN-LN浇注料1000℃的热膨胀率为0.60%，PN-LN低水泥浇注料1000℃烧后的永久线变化率一般为-0.20%，所以轧钢加热炉预热段PN-LN低水泥浇注料的膨胀缝留设为：0.60-0.22=0.40%，即每m应留4 mm的膨胀缝，每2 m左右留8 mm左右的膨胀缝。PN-BH60浇注料1300℃的热膨胀率为0.81%，由表2、3可知，PN-BH60低水泥浇注料1300℃烧后的永久线变化率为-0.28%，所以轧钢加热炉加热段及均热段PN-BH60低水泥浇注料的膨胀缝留设为0.81-0.28= 0.53%，即每m应留5.3 mm膨胀缝，每2 m左右留 10.6 mm膨胀缝，但通常膨胀缝。因为在高温下，材料有液相生成，液相的存在可缓冲材料的膨胀应力，故PN-BH60低水泥浇注料在高温段一般每2m左右留8 mm的膨胀缝。
4使用效果
研制的氧化铝含量60%左右的低水泥浇注料已在宝钢、唐钢、泰钢、太钢、首钢、涟钢、武钢、俄罗斯马钢等国内外上百座轧钢加热炉炉衬上使用，良好的施工及使用性能得到用户的认可。