第九章 特种功能耐火材料.docx
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第九章特种功能耐火材料
第九章特种功能耐火材料
前言
特种功能耐火材料是指其独特的功能，不仅具有常规意义上的耐高温功能，还具有特定的功能作用。
另外，与普通耐火材料生产工艺、应用范围不同，特种功能耐火材料具有特殊的制备方法和固定的使用位置。
连铸用“三大件”包括长水口（又称保护套管）、整体塞棒和浸入式水口，滑动水口，定径水口和透气砖等均属于连铸用特种功能耐火材料。
长水口用于钢包与中间包之间，将钢液由钢包导入到中间包内，防止钢液二次氧化和飞溅。
目前长水口材质主要有两种：
熔融石英质和铝炭质，前者抗热冲击性能优越，具有较高的机械强度和化学稳定性，并耐酸性渣侵蚀，使用前不用烘烤，但在浇铸锰含量较高的钢种时，侵蚀严重，寿命短：
后者主要是由刚玉和石墨为主要原料制成的产品，它对钢种的适应性强，特别适合浇铸特殊钢，对钢水污染小。
浸入式水口用于中间包和结晶器之间，将钢液从中间包导入结晶器，有防止钢液氧化及飞溅、减少钢液液面震荡及结晶器内部紊流的作用，从而减少钢坯表面缺陷。
在使用过程中要求浸入式水口耐钢液和保护渣侵蚀，不与钢水中物质反应生成堵塞物。
目前浸入式水口材质主要是铝碳-锆碳复合材质，即本体为铝碳材料，渣线为锆碳材料。
还有少量的熔融石英质浸入式水口，主要用于侵蚀性小和浇铸时间短的钢种。
整体塞棒主要用于中间包，起开闭作用，控制塞棒头部至中间包水口的位置来调节进入结晶器钢水的流量，还可以通过整体塞棒的吹氩孔，向中间包水口吹氩，以防止水口堵塞。
采用塞棒可以降低事故率，减少水口堵塞，提高钢坯质量。
目前整体塞棒为铝炭质。
塞棒头部受钢水冲刷严重，根据所浇钢种的不同，棒头的材质也有所不同，一般材质有铝碳、锆碳、镁碳等。
为适应现代高速高效连铸技术及洁净钢冶炼不断发展的需要，需进一步改进现有连铸用功能性耐火材料的性能，进一步开发新型材质，连铸“三大件”正向着高性能、多功能、长寿命的方向发展。
定径水口是小方坯连铸用的耐火材料之一，起控制钢水流量的作用。
钢水均匀稳定地通过定径水口流入结晶器，是保证连铸正常进行的必要条件。
因此，定径水口必需具备良好的抗侵蚀性和热稳定性，使用时不允许出现堵塞、脱落、开裂和扩径。
当前普遍采用的是含锆材料，锆含量不同，档次不同，从65%ZrO2含量的锆英石，直至95%ZrO2含量的锆质定径水口，使用寿命由5-6小时至15小时以上不等。
吹气搅拌技术是炼钢工艺发展中一项非常重要的新技术，它可以促进钢液中夹杂物随气体上浮洁净钢水，强化冶金过程促进冶金反应进行，缩短冶炼时间，均匀钢水温度和成分，改善钢材的质量。
炉底预安装供气元件吹入惰性气体的工艺投资少、搅拌效率高、操作方便因而得到广泛的应用，已成为现代冶金的重要手段、炉外精练工艺中的重要环节，从复吹转炉铁水精练、底吹电炉到底吹钢包，乃至中间包，鱼雷罐，几乎已应用到冶炼的全过程中，在转炉、电炉、钢包中已普遍应用。
透气元件是炉外精炼必需的功能元件，使用条件十分苛刻，钢液的搅动冲刷，吹氧清扫等，要求具有多重性能：
透气性好：
钢水与透气材料有较大的润湿角，使透气通道内渗钢少、抗侵蚀性好：
间歇操作急冷急热要求透气砖具有好的抗热震性和抗剥落性：
工作面吹氧清扫，抗氧化性也要好。
随着炼钢工业的不断发展，不断开发出新材质、寿命长、高性能的透气砖才能满足实际炼钢生产的需要。
中间包底吹透气砖和鱼雷罐用透气砖正在开发中，有着良好的应前景，如中间包吹气就是在中间包内产生气幕，通过惰性气体清洗钢液、去除夹杂物，甚至脱气，对提高钢质量效果十分显著，当前处于试验阶段。
滑板是滑动水口的重要组成部分，直接控制钢水，决定滑动水口功能的部件，具有钢水注入和流量调整功能。
在使用过程中，由于需长时期承受高温熔体的化学侵蚀和物理冲刷作用，强烈的热冲击和机械磨损作用，使用条件极为苛刻：
同时为实现自由开闭钢流的功能，滑动面平整度及尺寸精确度均需严格要求，所以滑板必须具有以下性能：
滑动面平整，平整度小于0.1mm：
机械强度高：
耐钢液和熔渣侵蚀性强：
不易附着钢水。
总之，连铸用功能耐火材料是一新型耐火材料，使用条件恶劣，可靠性要求高，对连铸过程的顺利进行起着至关重要的作用。
随着冶金技术乃至其他高温新工艺新技术的发展和技术进步，均会对功能耐火材料提出一些更高的要求，其品种、材质、性能、结构、使用寿命也都在不断发展中。
功能耐火材料的品种会增加，新的功能耐火材料也会出现，如薄带连铸用钢水布流器和侧封板，中包透气装置或气幕墙、各种形式的过滤器等。
本章仅对连铸用功能耐火材料的使用条件、材质、制造工艺、性能指标等进行基本介绍。
第一节连铸“三大件”
长水口、浸入式水口和整体塞棒均为碳结合氧化物-石墨复合材料，是以氧化物和石墨为主要原料，以酚醛树脂为结合剂并加有少量外加剂制成的复合材料。
连铸“三大件”使用条件苛刻，它们三者尤其是浸入式水口和整体塞棒的寿命对连浇时间的长短有较强的制约作用，另外其性能的好坏也对钢的质量有一定的影响作用。
所以连铸“三大件”不仅要具有较高的使用性能，而且要具有较高的可靠性保证使用时避免发生质量事故。
因此从研发的角度上出发要开发高质量、长寿命的产品，而在生产的角度上讲要保证生产的产品具有高度的重现性。
出钢口
渣线
本体
碗部
图9.1浸入式水口示意图
一、使用条件及性能要求
目前普遍使用的长水口为免烘烤铝碳质长水口，使用前不烘烤，直接使用，所以要求长水口必须具有优异的抗热震性。
使用过程中，钢水对内壁的冲刷是长水口损毁的主要原因之一，尤其是长水口出钢口处的冲刷，提高材料的抗冲刷性是改善长水口使用寿命的一个主要途径。
另外，长水口也要具备一定的强度满足运输、使用等过程对强度的要求。
中间包覆盖剂也会对长水口材料产生侵蚀，因此要求渣线要具有一定的抗侵蚀性。
浸入式水口使用前用煤气或其它加热方式烘烤，使其在1~2小时内升温到1000~1200℃，保证使用时不炸裂。
烘烤过程中，浸入式水口内外均为氧化气氛：
使用过程中浸入式水口外侧也为氧化气氛，而水口材质为含碳材料，碳在485℃以上容易氧化，所以水口内外必须涂敷防氧化涂料，保证水口材料在1250℃以下不氧化。
加工、搬运、运输、安装以及使用时的流体冲击均要求浸入式水口具有一定的强度，这是保证产品能够使用的前提条件。
当开始浇钢时，1550℃左右的钢水由中间包突然流入到浸入式水口内，水口要承受500℃左右的温差，要求浸入式水口要具有较好的抗热震性，才能满足进一步使用的要求。
另外浸入式水口部位不同，其使用条件也不同，所采用的材质也会不同。
图9.1是浸入式水口的示意图，可以根据使用部位分为碗部、本体、渣线和出钢口。
碗部与整体塞棒棒头配合控制钢液，要具有较高的抗钢液冲刷性才能保证钢液的平稳浇铸，碗部的选材一般与棒头材质类似。
在使用过程中，渣线材料经受熔钢和熔渣的交替侵蚀，一般情况下铝碳材料和石英材料很难满足长时间浇铸的需要，锆碳材料由于具有较高的抗侵蚀性，是当前普遍选用的渣线材料。
本体是连接碗部和渣线的材料，也是水口的主要材料，不仅要具有较好的抗热震性，还要具有一定的常温、高温强度满足使用时的需要，一般为铝碳材料。
出钢口是钢水离开浸入式水口进入结晶器的部位，浸泡在钢水内，因此要具有较高的抗钢液侵蚀性和抗钢水冲刷性。
二、材质组成
一般情况下，长水口为铝碳材料，渣线与本体材料相同，特殊情况下可使用抗侵蚀性高的锆碳材料作为渣线。
整体塞棒本体为铝碳材料，通常情况下渣线与本体材料相同，也有使用锆碳材料作为整体塞棒的渣线：
棒头是整体塞棒的关键材料，根据浇铸钢种的不同棒头材料可以是铝碳材料、锆碳材料、镁碳材料、尖晶石-碳材料等。
浸入式水口本体和出钢口为铝碳材料，渣线为锆碳材料，而碗部则一般与整体塞棒棒头的材质相对应。
所以连铸“三大件”虽然有不同的功能，但有着相同或类似的材质组成、使用条件和性能要求等，因而在生产中几乎采用完全相同的生产工艺。
三、连铸“三大件”生产工艺
（一）原料选择
选择不同原料对连铸“三大件”产品的质量、性能和使用效果有着很大的影响，因此生产“三大件”产品对原料的纯度、杂质组成、粒度、结构形态等都有较严格的要求。
连铸“三大件”所选用原料大体上可分为如下几种：
主体氧化物原料，石墨原料，添加剂和有机结合剂等。
使用多种高熔点、耐侵蚀氧化物原料，如各种类型的刚玉原料如电熔白刚玉、电熔棕刚玉、亚白刚玉、板状刚玉、α-Al2O3微粉和工业氧化铝微粉等，电熔氧化镁，电熔或烧结尖晶石，电熔氧化锆等。
一般长水口或浸入式水口中添加少量的熔融石英，以便提高材料的抗热震性。
电熔锆莫来石的使用可以使材料在高温使用时产生液相，提高材料高温时的抗氧化性和热稳定性。
主体氧化物原料的种类、品质、粒度配比与产品强度、抗热震性、抗侵蚀性和抗冲刷性密切相关。
原料的选择要以符合粒度要求、较高纯度为基准，否则会降低材料的使用效果。
连铸“三大件”产品中均采用大量天然鳞片状石墨，石墨对产品的作用主要是赋予材料高抗热震性以适应使用时高温熔体对材料的强烈热冲击和较高的抗渣渗透性。
但其致命缺点是氧化问题，石墨的氧化和连铸操作条件、石墨的品质、粒度大小、材料中采用的防氧化措施等都有关系。
石墨品质包括碳含量、杂质组成等以及石墨的粒度对材料的抗热震性、抗侵蚀性等都有着较大的影响作用。
石墨中的碳含量一般要求大于95%，否则过多的杂质将会对产品的性能产生不利的影响作用。
为有效的改善连铸“三大件”产品在使用时的性能，常在材料中加入一定量的、起一定功能的原料，如防氧化添加剂、缓冲热应力添加剂等。
连铸“三大件”材料中含有较多石墨和结合碳，在产品组成设计时必须考虑防氧化问题。
添加防氧化剂和表面涂覆防氧化涂料是在生产过程中常常采用的方法。
为抑制或减缓石墨在使用过程中的氧化以提高使用寿命，常在配料中加入防氧化添加剂，常用的有金属铝、硅粉、碳化硅、碳化硼、Al-Si、Al-Mg合金等等。
这些添加剂在热处理过程中生成非氧化物如SiC，Si3N4，Si2N2O，Sialon，AlN等可以改善材料的结合强度，防氧化添加剂本身或其在热处理中的生成物在使用过程中优先于石墨与氧反应，能将CO（g）还原成C，抑制制品中C的氧化速度。
缓冲热应力添加剂是添加的物质在高温时形成液相，缓解热冲击时材料内部的热应力，提高材料的抗热震性，低熔点的物质如长石类、粘土等均可作为缓解热应力添加剂，但其添加量不宜过多，否则会对产品高温的使用性能尤其是抗侵蚀性造成不利的影响。
由于酚醛树脂对耐火骨料和石墨有良好的润湿性，连铸“三大件”一般选用酚醛树脂作为结合剂，结合剂的品质对坯料的混练、干燥、成型性能以及成品的显微结构和使用性能都有着直接的影响。
酚醛树脂是苯酚和甲醛在酸性或碱性催化剂条件下加热，反复进行加成和缩合反应逐渐形成的。
按硬化方式酚醛树脂分热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂，热塑性酚醛树脂需使用硬化剂固化，一般使用六次甲基四胺（乌洛托品）硬化。
在加热时六次甲基四胺提供亚甲基作为树脂硬化的桥梁，同时放出氨气。
另外MgO、CaO和Si等也是热塑性酚醛树脂的固化剂，它们也能在树脂固化时提供架桥作用。
热塑性树脂的保质期较长，一般大于一年，质量的稳定性高，但使用时需加硬化剂，对生产造成了一定的不便。
热固性树脂使用时不加硬化剂，但其保质期较短，夏天一般为一个月，冬天为三个月。
酚醛树脂按形态可分为固态和液态酚醛树脂，生产中两种树脂均可使用。
酚醛树脂的粘度、碳含量等是选择和使用树脂时的主要依据。
（二）生产过程
连铸“三大件”制品的生产过程一般如下：
1.原料称量：
将各种原料按一定比例准确称量，称量误差一般不得大于0.5wt%；
预混：
为使粉料混合的更加均匀，在混料前常将细粉等用混料设备如球磨罐、锥形混料机等混合均匀；
2.混料：
将各种原料和结合剂混合均匀，由于石墨与其它氧化物原料的密度相差比较大，一般混练设备很难将料混合均匀，经常采用强制逆流高速混炼设备；
3.干燥：
为保证成型，混好的料需要干燥，一般采用电热干燥箱、流化干燥床、干燥炕等设备干燥。
干燥的温度根据所采用的酚醛树脂特性选择，一般不大于80℃，否则酚醛树脂会发生固化，降低材料的使用性能；
4.成型：
一般连铸“三大件”为细长型管状件，适宜采用等静压成型，成型压力通常为100~150MPa。
首先将钢件模具和橡胶模具固定好，将坯料装入预定位置，捣实，然后用橡胶模具密封，装入等静压设备内，按预定升压曲线到达指定压力并保压一定时间，随即按预定卸压曲线降低压力至0，压制过程结束。
将成型后的物件由橡胶模中取出，进入下一道工序；
5.加工：
由等静压压制后的物件形状不规整，与实际产品形貌有一定差距或者某些部位由于设计局限没有成型，均要求对压制后的物件进行机加工。
机加工的设备根据需要可以是车床、磨床、铣床等，由于加工物件本身的特性，所用车刀与普通车刀不同，应选择耐磨性更好的车刀。
加工可以在热处理前，也可在热处理之后。
热处理前加工灰尘较小，一般工厂均选在热处理前进行加工；
6.热处理：
热处理的目的是将材料中的酚醛树脂碳化，使材料中形成有一定网络的碳结合。
缓慢加热有利于材料中形成更加均匀的气孔结构，因此要求在热处理过程中升温速度不宜过快，而最高热处理温度也不宜过高，一般不大于1300℃，否则结合碳易脆化，降低材料的抗热震性。
由于连铸“三大件”为含碳制品，热处理时气氛必须为非氧化性气氛，目前热处理的方式一般有四种：
埋碳保护热处理即将物件放入匣钵中，周围放入焦炭，然后密封，放入热处理炉中进行处理：
N2或Ar气氛保护热处理即热处理气氛为非氧化性气氛：
涂层保护热处理即将物件表面涂覆防氧化涂料，在热处理过程中涂料形成致密的、连续的隔离层，阻止氧化的发生：
气氛+涂层保护热处理即将涂层保护热处理和气氛保护热处理综合使用，达到更佳的热处理效果。
热处理设备一般为倒焰窑、隧道窑或梭式窑等；
7.检测：
对热处理后的物件首先检测是否变形，其尺寸尤其是安装尺寸是否符合设计要求。
肉眼观察或用专门的检测设备如X-Ray探伤仪检测物件是否存在缺陷。
对每批物件进行质量检测，看其是否符合标准要求；
8.后期处理：
主要包括三个方面一是表面涂覆防氧化涂层，二是特定位置包覆保温纤维纸，三是铁壳的粘附和焊接。
防氧化涂层的目的是防止材料在预热时和使用时的氧化，涂敷时一定要均匀，涂敷厚度要适宜，不宜过薄也不宜过厚，过薄防氧化效果不明显，过厚容易脱落造成材料在使用或烘烤时的氧化，涂敷次数根据涂料的特性而定，一般为2~4次即可。
一般将浸入式水口外侧包覆纤维纸，用耐火泥粘接，起保温作用。
快换水口和长水口端部一般装有铁壳，用以定位和密封，铁壳和材料之间用火泥密封；
9.干燥：
主要将后期处理中由涂料和火泥引入的水分去除，干燥温度为110~150℃，干燥时间视干燥温度而定；
10.包装：
用木条或泡沫将成品固定于木箱内，并用泡沫压紧，然后钉箱，最后用捆扎带将木箱外围紧固，防止运输过程中木箱的变形，准备发货。
（三）主要设备
1.高速混练设备
铝炭质长水口制品使用微细粉原料，并且使用了少量对改善长水口性能有益的原料，如果这些料混合不均匀将影响制品的质量，废品也将增加。
还有鳞片状石墨在自由状态下具有与加压面平行取向的性质，如果不进行造粒，配合料就缺乏均匀性，铝炭长水口就容易产生裂纹和剥落。
高速混练机最佳的混合效果由一个旋转混合盘、通常一个或最多两个旋转混合工具、一个静态的多功能壁-底部刮刀来完成。
混合工具数量少并根据不同的原材料和应用专门设计，维护工作量小。
混合盘可以根据需要倾斜，在混料过程中产生较好的混料效果，图1是高速混练机示意图。
其原理是料盘以低速顺时针方向转动，物料在中速逆时针方向旋转的搅拌耙的作用下得到翻滚并被送入高速搅拌器运行的轨迹内，高速搅拌器将物料抛起进行充分混合。
由于旋转混合盘、搅拌耙、高速搅拌器三者之间的逆流相对运动，不仅使物料在料盘中水平移动，同时也作抛起的运动，从而使物料内不同成分发生高频变化，保证了高强度混合过程的进行，具有在短时间内均匀混合且有造粒的效果。
改变了以往单纯的碾压揉搓作用，可使混合时间缩短在10min之内完成且没有颗粒料的二次破碎，也不结砣。
图9-2高速混练机示意图
2.等静压设备
冷等静压工艺是使相同的高压作用于物体所有表面，它应用于许多工业领域用于提高部件的强度和耐磨性。
冷等静压是使装在密封的弹性模具中粉末加压压缩的过程，模具放入压力缸中，用泵打入液体介质，使高压均匀的作用于模具的所有表面。
冷等静压的应用包括耐火材料工业的水口，模块和坩锅，硬质合金，石墨件，陶瓷绝缘子，化工工业用的管道，铁氧体，金属过滤器，部件预成型和塑料管，棒等。
3.流化干燥床
经过造粒后的配合料还有多余的挥发分，在成型过程中不仅容易产生裂纹，而且制品的气孔率也明显上升。
流动干燥床的工作原理是用加热到适当温度的热风使配合料粒子悬浮，以除去多余的挥发分。
流动干燥床根据流态化原理设计。
所谓流态化，是指干燥床内床层上的物料受气流作用，当气流速度达到一定值以后，固体颗粒就会产生相互间的位置移动，若再增加气流速度，而床层的压力损失保持不变，固体颗粒在床层中就产生不规则的运动，呈沸腾状态，这时的物料就处于流态化。
流动干燥床的热风从床层下部吹入，床层上部的物料在热风作用下处于流态化，物料与热风进行充分的热交换，既不破坏物料的物理结构又能快速烘干，克服了物料过分干燥或没干透的现象，对制品质量可控性提供了保障。
流动干燥床由热风室、干燥室、搅拌装置、机架、进料装置和出料装置组成。
热风从热风室通过多孔箅板吹入干燥室，使物料处于流态化，并进行热交换，使物料干燥，如图2所示。
图9-3流化干燥床示意图
第二节透气砖
随着炼钢洁净度要求的提高，透气砖吹氩精炼法以其投资少、操作简单的特点得到广泛的应用。
透气砖的使用性能如何，对于精炼工艺的顺利实施和保证钢材的质量有着重要意义。
图9-4透气砖使用示意图
1：
氩气管2：
透气塞3：
钢包衬4：
钢包壳5：
钢包渣
一、使用条件及性能要求
透气砖首先要求有良好的透气性，图1是透气砖的使用示意图，气体搅拌是它的主要功能，气体的搅拌功能与气体流量有如下关系：
E=
其中：
K——气体的搅拌能，W：
Q——气体流量，m3/s：
R——气体常数：
T1——气体温度，K：
T2——钢液温度，K：
P1——钢包底压力，Pa：
P2——钢包顶压力，Pa：
因此由上面的公式可以看出，气体流量越大、钢包底压力越小既减压或真空状态下搅拌能越大。
通过透气塞的气流速度，随喷吹压力的提高而增大，对毛细管孔透气塞而言二者呈对应关系，但对于无向性透气塞而言，其流速随其高度的增加而降低。
透气塞上部钢水中的气体扩散成羽毛状小气泡，气泡在浮力的作用下上升，在0.1-0.3秒内膨胀，导致钢液循环。
当通过透气砖往钢水中吹气体时，根据供气量和气流速度，形成两种特有的流动形貌既鼓泡和喷射，如图1所示。
鼓泡区的特点是在喷口处生成单个的气泡，当气流量加大时，首先加快气泡的形成频率，而气泡体积则保持不变。
气量在增大时气泡形成频率保持稳定，但气泡的体积增大，在此阶段，与喷口的直径无关。
如果气量在进一步的增大，气流就会在过渡阶段连成一体，此刻的鼓泡区将变成一个以类沟状射流而喷出的区，即形成了喷射区。
气体射流继而又碎成由许多比表面大的小气泡组成的卷流，在熔池表面的喷吹点区，上浮的气泡形成一股气流，垂直的钢水流就围着此气流而旋转。
图9-5鼓泡和喷射示意图
透气砖的工作面与高温钢水直接接触，受高温钢水以及不断流出的冷气流的影响，产生很大的温度梯度，且多次使用过程中的急热、急冷冲击，容易导致透气砖产生裂纹和剥落，因此要求透气砖材料要具有良好的抗热震性。
当氩气流射入钢水熔池时，气流回击并冲击透气砖出口前沿，产生“反冲击作用”：
另外钢包底部钢水运动加剧，气相与液相相互作用形成湍流，对透气砖产生剪切力、冲刷作用，尤其是底吹透气砖高于包衬时，其被摧毁的速度更快，因此要求透气砖要具有良好的抗冲刷性和较好的高温力学性能。
透气砖的工作面与钢水的接触时间长，在整个使用过程中，熔渣和熔钢不断向砖中渗透，堵塞气体通道和侵蚀耐火材料。
钢液渗入耐火材料的深度h与耐火材料气孔直径r、钢液与耐火材料的润湿角θ有关，其关系为ρghr=2σcosθ，g重力加速度：
σ钢液表面张力：
ρ：
熔钢的密度，这也是在设计透气通道大小时的主要依据。
渣中的CaO、SiO2、Fe2O3等氧化物与透气砖发生反应，生成低熔点化合物而发生侵蚀，因此要求透气砖不仅要有良好的透气性、抗热震性、抗冲刷性，还要具有较好的抗侵蚀性。
二、工艺过程
（一）原料选择
1.主体原料
主体原料特别是基质部分应选择纯度高、耐侵蚀性强的材料，使得透气砖在高温烧结时形成高熔点化合物，使用时液相量少且粘度高具有较高的抗渣渗透能力。
电熔刚玉、板状刚玉、电熔尖晶石、电熔氧化镁等由于具有较好的耐侵蚀性和抗冲刷性，通常被选用作为透气砖的主体材料，细粉一般使用易烧结的氧化铝质微粉。
进口板状刚玉由于结构致密、气孔率低、易烧结，经常被用作透气砖的主体材料。
2.氧化铬
为提高透气砖的抗侵蚀能力和改善材料的抗热震性，透气砖中常常加入一定量的氧化铬微粉。
部分氧化铬在高温下与刚玉形成固溶体，强化了基质，提高了材料的抗侵蚀性：
另外部分氧化铬进入到玻璃相中，有效的提高了玻璃相的粘度，从而使材料的高温强度得以提高。
随着氧化铬加入量的增加，材料的高温强度也随之提高，但在添加量大于8wt%后对高温强度的影响较小，而且氧化铬价格较高，过量引入会使成本增加较多，所以氧化铬的添加量应小于8wt%，纯度为工业级。
3.结合剂
选用微粉作为结合剂，选取的原则是微粉的纯度高，加入后不会引入过多的杂质和增加基质液相量，且能够保证耐火材料较高的高温强度。
微粉加入后能有效的置换出浇注料微孔中的游离水，抵抗外力变形的能力变弱：
在水中，微粉颗粒会由于某种原因而带电荷，带有同种电荷的微粉颗粒之间的排斥作用使颗粒分散开来，并与细粉一起形成浆体分散于骨料颗粒之间，从而减少了骨料颗粒之间的摩擦力，改善了浇注料的流动性，一般选用烧结性较好的高纯氧化铝微粉作为主要的结合剂，并辅以硅微粉、铝酸钙水泥等。
为保证透气砖具有优良的抗侵蚀性和耐氩气流较高的反冲击冲刷性能，细粉的级配要合理。
4.添加剂
为防止透气砖在烧成过程和使用过程中产生较大收缩，致使透气砖的透气通道扩大造成漏钢事故，或砖体产生裂纹造成安全事故，需加入一定量的膨胀添加剂，如MgO微粉等。
5.分散剂和减水剂
为保证在浇注成型时能获得较致密的皮提，减少施工水分，在制作过程中要引入一定量的分散剂和减水剂，并将无机和有机的分散剂和减水剂复合使用。
（二）工艺过程
透气砖的生产一般采用浇注成型和高温烧成相结合的工艺，也有采用机压成型和高温烧成相结合的工艺，前者的主要工艺过程如下：
1.配料：
原料称量：
将各种颗粒、粉料按一定比例准确称量，称量误差一般不得大于0.5wt%：
2.预混：
颗粒级配严格，细粉含量多，为使粉料混合的更加均匀，减少粉料中结合剂、减水剂等团聚现象，在混料前常将细粉等用混料设备如球磨罐、锥形混料机等混合均匀，这样混出的细粉组分分布均匀，尤其是含量较少的减水剂等分布更加均匀：
3.混料：
为将各种原料和结合剂混合均匀，经常采用强制式混练设备进行混练。
通过严格控制加水量，并充分搅拌得到流动性好的泥料。
首先将颗粒和预混好的细粉加入到混料机中，搅拌5~8min，然后加入适量水再搅拌5~10min即可：
4.成型：
选用高频率震动台，在模具中加料后进行振动，待振动到表面泛浆，气泡不再溢出为止，这样可使混合料中的组分排列紧密和充满模型。
成型过程中须将烧烬物如塑料条加入，以便成型出透气通道：
5.养护：
成型后采取适当的措施，促进其硬化，当加有铝酸钙水泥时应在适当温度潮湿的条件下进行养护，时间应大于24h：
6.干燥：
首先在空气中进行自然干燥，干燥的时间应大于24h，自然干燥后透气砖的水分以不大于1wt%为宜。
然后将透气材料放入干燥箱或干燥窑中进行干燥，在干燥时易出现开裂现象，为此须制定严格的升温制度、最高干燥温度以及保温时间等
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