日本黑崎播磨株式会社Shohei Maeno等发表在UNITECR 2025会议上的论文介绍了该公司对高炉主沟浇注料的研究成果。编译如下：

高炉主沟用Al₂O₃-SiC-C(ASC)浇注料在渣-铁界面处的侵蚀程度直接决定了浇注料的使用寿命。有研究表明，ASC浇注料中引入TiO₂，可原位生成碳氮化钛(Ti(C,N))，进而提升材料的抗侵蚀性能。实际工况下，主沟烘烤预热后，直接承受1 500 ℃以上高温熔渣及铁水冲刷，材料既需具备高抗侵蚀性，也必须具有好的抗热震性。为开发出抗热震性与抗侵蚀性兼顾的ASC浇注料，日本黑崎播磨株式会社的研究人员开展了添加高含量TiO₂的ASC浇注料抗热震性与抗侵蚀性协同提升的研究。

试验制备了两类ASC浇注料：A系列(不添加TiO₂)与B系列(w(TiO₂)=10 %)，试样组成见表1。TiO₂原料为颜料级，金属硅粉粒径小于0.074mm。分散剂0.2%，加水量5.5%，将原料混合3 min后注入模具成型。试样脱模后110 ℃下干燥24 h。抗热震性与抗侵蚀性测试的试样，需先经500 ℃处理4 h，以避免在快速升温过程中试样发生爆裂。

试样抗热震性测试：模拟主沟铁水浸没工况，高频感应炉升温至1 550 ℃并保温，将40 mm×40 mm×160 mm的试样浸入铁水中，保温15 min。取出试样后于室温下冷却，观察是否出现开裂、变形及其他损坏。试样浸入过程中，顶部加盖保温，减少热量散失。使用XRD分析热震试验后试样相组成，SEM观察铁水浸没前后试样的显微形貌。

热震实验结果发现，未添加TiO₂的A系列试样均未出现开裂或变形，B系列在未加入足量金属硅粉的情况下，炭黑添加量越高，试样越易出现开裂或变形，且开裂均出现在铁水浸没区与非浸没区的交界处附近。

结合XRD、SEM结果分析推断，由于TiO₂反应生成TiC的过程会伴随固相体积收缩，试样开裂的原因是反应速率较高的高温区与反应速率较低的低温区，材料中基质细粉的收缩程度存在差异。金属硅粉可补偿碳化钛生成过程中的固相体积收缩，有效抑制试样开裂，且其添加量应随着炭黑添加量的增加而增加。

添加金属硅粉可有效抑制试样开裂变形，但其参与反应生成碳化钛的同时会产生SiO₂，提高抗热震性的同时可能会降低材料的抗侵蚀性，因此又研究对比了部分试样的抗侵蚀性能。

试样进行抗侵蚀性测试：A1、A2、B1、B3、B6、B10六种配比试样作为内衬砌筑在高频感应炉内，加入生铁加热至1 550 ℃，铁水中加入高炉渣(C/S=1.2，SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO)，保温一定时间。每隔30 min更换一次炉渣，整个侵蚀试验5 h。测试结束后，沿试样横截面测量侵蚀最严重部位的残余长度，计算其与原始长度的差值，以此评价材料的抗侵蚀性能。以A1配比试样为基准样，设定其侵蚀指数为100，其余试样均通过指数换算进行对比评价。同时为确保试验结果的可重复性，每种试样均重复两次实验。

分析侵蚀试验结果发现，添加TiO₂的B试样抗侵蚀性能显著优于未添加TiO₂的A试样，炭黑添加量对材料抗侵蚀性能的影响较小，添加金属硅粉的试样抗侵蚀性能更优。结合已有文献在对比碳化硅与碳化钛在铁水中的溶解度及浓度梯度的研究结论，研究人员认为，碳化钛在铁水中的溶解速率低于碳化硅。碳化钛之所以能够减轻ASC耐火材料在渣-铁界面的局部侵蚀，核心原因在于其同时难溶于炉渣与铁水的特性。