致密化程度较高的Al2O3-MgO-CaO系浇注料应用于钢包包壁时，在热震稳定性方面遭遇瓶颈，由于接钢—精炼—浇铸—维护的循环操作使用过程中，会受到一系列因温度的周期性变化引起的热应力冲击(如钢包由烘烤温度到瞬间接钢的热冲击等)，易在工作面或距工作面一定距离的渗透层边界产生与工作面平行的裂纹并最终以剥落的形式损毁。为了使其在生产中得到很好的应用，国内外学者对以刚玉尖晶石浇注料为代表的Al2O3-MgO-CaO系浇注料从骨料的选择、尖晶石的引入量和引入方式以及纯铝酸钙水泥加入量对浇注料性能的影响等多方面入手，进行了一系列广泛深入研究，并得出了一系列的结果。

骨料的选择

刚玉是Al2O3-MgO-CaO系浇注料的主要原料，由于制备工艺及所选原料不同，不同刚玉原料的化学组成及晶体结构也有所不同，导致其在使用性能上存在一定的差异，在应用时需进行合理选择。

通过研究发现，相较于其它刚玉骨料，采用板状刚玉为骨料的刚玉-尖晶石浇注料的常规物理性能和高温使用性能较好。

对比了以板状刚玉、白刚玉和棕刚玉为骨料的三种不同刚玉-尖晶石浇注料的各项性能，经研究发现以棕刚玉为骨料的浇注料流动性最好，但其中相对较多的杂质会随处理温度的增加，由晶界向颗粒边缘迁移聚集，使颗粒溃散，导致高温强度降低;以板状刚玉为骨料的试样则表现出良好的抗热震稳定性。

由于目前使用刚玉-尖晶石浇注料以具有足够高的强度，故选用板状刚玉作为骨料，以提高其热震稳定性。

引入尖晶石的影响

刚玉-尖晶石浇注料可以近似为向高纯刚玉质浇注料中引入尖晶石作为第二相，通过复相增韧的手段来提高浇注料的抗热震性能。以刚玉-尖晶石浇注料为代表的Al2O3-MgO-CaO系浇注料多采用富铝尖晶石，是因其具有以下优点：

1)高温热处理过程中，富铝尖晶石中热膨胀系数不同的氧化铝和尖晶石，会由于膨胀失配而产生微裂纹，缓解了热应力，增加了断裂表面能，进而改善了浇注料的抗剥落性;

2)富铝尖晶石在热处理过程中脱溶析出的Al2O3能与周围纯铝酸钙水泥反应生成CA6，使得尖晶石和刚玉相通过CA6紧密联结，提高浇注料的高温使用强度;

3)富铝尖晶石可与钢渣中的FeO、MnO等形成有限固溶体，同时富余的Al2O3也能与渣反应，增加渣粘度，抑制渣渗透，提高浇注料的抗剥落性。同时研究了尖晶石的粒度及加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响，通过研究发现以细粉形式加入有利于提高浇注料的高温强度及抗渣渗透性能，不利于抗剥落性;颗粒形式加入不利于高温强度的提高，有利于提高耐剥落性及抗渣的熔蚀性。

尖晶石的最佳范围10~25%，若加入量过多，材料中的Al2O3含量会相对减少，使固溶程度降低，材料的结构松散，高温强度下降。

纯铝酸钙水泥的作用

纯铝酸钙水泥作为Al2O3-MgO-CaO系浇注料的常用结合剂，其作用是在低温下水化，形成胶凝结合赋予浇注料强度;在高温下形成六铝酸钙，提高浇注料高温强度、抗剥落性能。

通过研究发现，纯铝酸钙水泥中的CaO与Al2O3反应生成的不同铝酸钙相对刚玉-尖晶石浇注料的高温性能有着显著影响。提高纯铝酸钙水泥的加入量，可以有效提高试样经热震后的残余抗折强度和残余强度保持率，改善材料的抗热震稳定性;

通过改变基质中CaO与Al2O3的质量比发现，经高温处理的以纯铝酸钙水泥结合的刚玉质浇注料，当基质中CaO与Al2O3的质量比为0.09时，试样的高温物理性能及抗热震性最好，这是因为基质中的刚玉会与水泥反应，全部转换成大量的六方片状六铝酸钙，形成穿插交错分布的骨架结构。