氫基豎爐直接還原工藝使用富氫或全氫還原氣體作為還原劑，在鐵礦石達(dá)到軟化溫度前將鐵礦石直接還原成固態(tài)海綿鐵，工藝能耗低、減碳能力強(qiáng)，在氫冶 金主要技術(shù)路線中發(fā)展前景廣闊。隨著氫基豎爐直接還原工藝的發(fā)展，爐內(nèi)氣氛 中氫氣含量逐漸增多，最終將走向純氫。相對于一氧化碳而言，氫氣的還原性更高，滲透性更強(qiáng)，熱傳導(dǎo)更大，因此對于氫基豎爐用耐火材料的性能也提出了新的要求。

爐襯耐火材料應(yīng)具備更高的化學(xué)穩(wěn)定性和體積溫度性，此外，對于耐火材料的熱導(dǎo)率、強(qiáng)度、以及抗熱震性能等方面也有一定的要求。 鋁硅系耐火材料的性能特點(diǎn)基本符合氫基豎爐的實(shí)際工作環(huán)境需求，因而具備作為氫基豎爐爐襯用耐火材料的潛力。但是，對于其在還原氣氛下的服役性能、化學(xué)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響因素和侵蝕機(jī)理等方面的研究尚未完善。因此，本文以鋁硅系耐火澆注料為研究對象，首先，對其典型組分進(jìn)行還原氣氛下的熱力學(xué)模擬； 其次，通過還原氣氛模擬試驗(yàn)研究其服役性能的變化；最后，改變還原條件，探 究不同因素對于耐火材料服役性能的影響。主要得到以下結(jié)論：

（1）在 H2/CO 還原氣氛下，鋁硅系耐火材料的各主要成分抗還原性能及熱穩(wěn)定性強(qiáng)弱的排序?yàn)椋?/span>MgO>CaO>Al2O3≈CA6>A3S2≈SiO2>TiO2>Fe2O3。而在 H2/CO混合氣氛條件下，Al2O3、MgO、CaO 和 CA6等組分幾乎不會被還原，而 A3S2、SiO2、TiO2、Fe2O3等組分則較為容易被還原。

（2）經(jīng)過 900℃純氫常壓還原 100h 后，四種試樣的性能下降程度從大到小依 次為礬土、莫來石、剛玉莫來石和剛玉。剛玉試樣的質(zhì)量損失在 0.05%以內(nèi)，強(qiáng)度 衰減率不足 5%，三種含莫來石成分的試樣常溫強(qiáng)度下降明顯，均達(dá)到 10%以上， 鋁硅系澆注料中的 Al2O3與 SiO2含量的比值越高、Fe2O3的含量越低，抗還原氣體 侵蝕的性能越好。

（3）由于碳沉積的影響，相比于純氫氣氛，H2/CO 混合氣氛對于鋁硅系澆注 料的還原侵蝕更為嚴(yán)重，含莫來石成分試樣的常溫強(qiáng)度衰減率由純氫氣氛下的不 足 10%提高到了 20%以上。

（4）隨著還原壓力的升高，含莫來石成分試樣的常溫強(qiáng)度衰減率由常壓下還 原后的 10%左右提高到了高壓還原后的 25%以上；且隨著保溫時間的延長，保溫150h 后試樣的強(qiáng)度衰減率可達(dá)到保溫 50h 后的兩倍甚至三倍以上，分材料來看， 時間延長對于礬土試樣的影響明顯更大。