為了克服普通水泥澆注料的缺點，使澆注料具有較高的物理性能和優良的耐化學侵蝕性、提高使用溫度，必須降低水泥用量，使CaO含量降低到1.5%左右。因此參照國內外經驗和專利，進行了軋鋼加熱爐用低水泥高鋁質澆注料預制塊的研究。
原料和添加劑的選用
1.1 原料的選擇
為了提高材料的抗震穩定性，并考慮到加熱爐的最高使用溫度較高(超過1100℃)，選用了B級礬土熟料作為主要原料，為了提高澆注料的結核性、干燥性和燒結性，引入了少量的粘土;為確保CaO的含量小于1.5%。選用純鋁酸鈣水泥作結合劑；為了提高澆注料的流動性，配料中添加了SiO2微粉，因其較大的表面積及表面能，還有利于增強凝聚作用，從而提高預制塊的強度。各原料的化學成分列于表1。
表1 原料的化學成分，%
1.1 試水劑的確定
試驗方法：將一定組成的配料分別置于幾個燒杯中，每個燒杯中分別加入不同的減水劑(占配料量的0.3%);水玻璃、木質素磺酸鈣、糖蜜、三聚磷酸鈉及α甲基萘磺酸等，并混勻。再逐一以滴定管加水于燒杯中，邊滴邊攪拌，直到開始流動，進而較易流動。記下加水量，就得到不加和加入減水劑的加入量(見表2)。
不加和加減水劑澆注料的加水量/% 表2
由表2可以看出，各種減水劑均具有較好的減水效果，其中以α甲萘磺酸為佳。
1.1 促凝劑、混凝劑的選用
由于低水泥高鋁質耐火澆注料預制塊的尺寸較大，最大尺寸達4m以上，重量1噸以上，需室外露天成型。冬夏溫差達數十度，致使凝結時間有很大的波動。夏季氣溫達30℃以上，凝固快，往往來不及成型，泥料已凝結：而冬季氣溫在0℃左右，3—5d尚不能凝結，占用大批模具。因此，在夏季需加入緩凝劑，在冬季需加入促凝劑，以調整作業時間。根據不同的產品及其工藝要求，初凝時間不早于40min至2h，初凝時間不晚于4—6h。緩凝劑可用糖蜜等，促凝劑可用MS水玻璃速凝劑，用量均在1%—3%。應當指出，有的促、緩凝劑兼有減水作用。
SiO2微粉的選用
試驗中發現，同樣配方，采用不同類型的SiO2微粉，強度波動在15—30MPa，可見SiO2微粉的性能對質量有著很大的影響SiO2(Ⅰ)呈灰色，遇水后手感粘性大;SiO2(Ⅰ)呈白色，加水后，手感粘性較小，測其粒度組成和水中可溶物的含量，結果示于表3。經分析，可溶物是SiO2。
SiO2微粉的性狀 表3
從表3可以看出，盡管SiO2(Ⅰ)粒徑大于SiO2(Ⅱ)，但90%的顆粒仍<1.6um，可溶物含量達40.32%，超過SiO2(Ⅱ)近30%；而加SiO2(Ⅰ)的試樣強度經測試高出加入SiO2(Ⅱ)約50%。顯然，SiO2微粉中可溶性SiO2含量及其活性的大小對試樣強度起著重要的作用。顯然、選用的SiO2微粉中不溶性部分主要起著分散作用，而可溶性部分增強了膠結作用。綜合以上情況，確定Ⅰ、Ⅱ型的SiO2微粉并用，Ⅰ型占其用量的1/3。
1.1 水泥種類的確定
以礬土水泥、電熔和燒結的純鋁酸鈣水泥分別與高鋁礬土熟料和其它添加劑配料。澆灌成型，制成試樣，其性能示于表4。
從表4可以看出，電熔純鋁酸鈣水泥具有良好的高溫和常溫性能，但由于價格昂貴，只適用于特殊材料。燒結純鋁酸鈣水泥高溫和常溫性能均較好，可在1450℃以下使用，而礬土水泥價格便宜，雖然性能不如前二者，但實踐證明，在1300℃以下使用，仍不失為良好的結合劑。
不同水泥高鋁質耐火澆注料的性能 表4
二、預制塊的生產要點
2.1 粒度的調整
優異該預制塊使用范圍廣，尺寸相差懸殊，制定配方時首先應置于粒度的調整，分別使用極限顆粒15mm和6mm兩種粒級。重量大于50kg預制塊一般使用15mm粒級;中小型制品使用6mm粒級。為實現緊密堆積，必須嚴格控制顆粒組成，其配料組成列于表5。
預制塊的配料組成，%
2.2 混合
預制塊的混料過程非常關鍵，必須嚴格遵循加料循序。混煉時，盡量保持原來顆粒不被破壞;施工十分窯嚴格控制在配比的范圍內。
2.3 成型
成型大型預制塊采用振動臺或振動棒成型。中小型預制塊采用振動臺加壓成型;成型后，預制塊自熱養護10d以上。根據用戶要求，某些預制塊需要烘烤，以縮短施工烘爐時間。
預制塊的理化指標及使用效果
預制塊性能：Al2O3 70、47%，CaO 62%，耐火度大于1770℃，重燒線變化(1400℃，3h)+0.8，110℃烘干的耐壓強度26.2MPa，110℃烘干的抗折強度3.2MPa，高溫抗折強度(1350℃，th)1.9MPa，體積密度2.4g/cm3。普通高鋁水泥澆注料高溫抗折強度(1350℃，th)為0.3MPa。
低水泥耐火澆注料預制塊在特殊鋼廠等軋鋼廠的大、中、小型加熱爐高溫爐頂取代粘土澆注料，具有砌筑容易、施工及烘烤時間短，烘烤和使用中不剝落等優點。使用壽命從粘土澆注料或普通澆注料的幾個月提高到1—3年，基本上與爐墻同步，取得數十萬到數百萬元的經濟效益。
