RH精炼炉作为冶炼高质量洁净钢的重要高温设备,其内衬所用耐火材料服役条件极为苛刻,传统使用较多的是镁铬质耐火材料,但由于其对环境的污染,需寻求新的耐火材料来满足RH精炼炉的要求。方镁石-铝镁尖晶石耐火材料以其具有良好的高温力学性能和抗渣性能,正成为镁铬质耐火材料理想的替代材料。本研究选择不同的结合系统制备免烧方镁石-铝镁尖晶石耐火材料,并引入金属铝等来优化组织结构,改善材料的高温性能,以满足RH精炼炉的使用要求。为了研究不同结合系统对免烧方镁石-尖晶石质材料性能的影响,以不同粒度的烧结镁砂、尖晶石细粉为主要原料,分别以轻烧MgO为主、以葡萄糖为主、以轻烧MgO与葡萄糖为主的复合结合剂结合,制备出不同结合系统的方镁石-铝镁尖晶石质耐火材料。结果表明:以葡萄糖与水合硫酸铝复合结合制备的材料有较好的性能。水合硫酸铝的存在能促进葡萄糖与基质中的氧化镁的反应,使材料的各组分结合紧密。并且高温下硫酸铝分解,与基质发生少量尖晶石化反应,抵消了部分烧结收缩,在1600℃烧后线收缩仅0.79%。葡萄糖与水合硫酸铝为主的复合结合剂可用于免烧方镁石-尖晶石质耐火材料的制备,但以其结合的材料经1000℃处理后的强度较低。为了改善方镁石-铝镁尖晶石质免烧耐火材料的中、高温强度。以不同粒度的烧结镁砂、尖晶石细粉为主要原料,引入不同的金属与氧化物为添加剂,分别以酚醛树脂和葡萄糖与水合硫酸铝复合结合剂,制备出方镁石-铝镁尖晶石质免烧耐火材料。研究了不同金属铝粉加入量、与其它金属或氧化物复合添加对材料性能的影响。研究表明:经过不同温度处理后,材料的常温耐压和抗折强度性能随金属铝粉添加量的增加而提高。金属铝粉加入量超过6wt%时,材料产生较大的体积膨胀而影响了材料的物理性能和致密性,加入量为4wt%较为合适。复合添加金属铝粉、硅粉在材料内部生成大量非氧化物晶须,能提高材料的常温耐压强度与抗折强度和高温抗折强度。复合添加金属铝粉、硅粉的材料高温抗折强度达到5.0MPa。经1400℃和1600℃处理后常温抗折强度分别达到8.2MPa和6.6MPa。以酚醛树脂为结合剂并复合添加金属铝和硅的方镁石-铝镁尖晶石质耐火材料的高温抗折强度达到25.4MPa,经1400℃和1600℃处理后常温抗折强度分别达到8.5MPa和7.8MPa。以葡萄糖与水合硫酸铝为复合结合剂,以不同粒度和数量的预合成富镁尖晶石和烧结镁砂为原料,引入4wt%金属铝粉,制备出方镁石-铝镁尖晶石质免烧耐火材料。研究了不同粒度和数量的富镁尖晶石对方镁石-尖晶石质免烧耐火材料性能的影响。结果表明:经过1600℃热处理后,随着引入尖晶石的粒度的减小,其常温抗折强度增大,常温耐压强度减小。随着引入富镁尖晶石数量的增大,其常温抗折强度减小,耐压强度增大。预合成尖晶石以细粉形式加入8wt%较为合适,其材料在1600℃热处理后的常温耐压强度与抗折强度分别达到48MPa和4.7MPa,体积密度达2.88g/cm³。为了评价方镁石-尖晶石质免烧耐火材料的抗渣侵蚀能力,研究材料的抗渣侵蚀机理。本文以不同粒度的烧结镁砂、富镁尖晶石细粉为主要原料,引入不同的金属与氧化物为添加剂,分别以酚醛树脂、葡萄糖与水合硫酸铝复合为结合剂,制备了方镁石-尖晶石质免烧耐火材料。用静态坩埚法对制备出的材料进行了抗渣侵蚀实验。结果表明:碱度高的熔渣黏度越小,易于向材料中渗透。酚醛树脂结合的材料的抗渣渗透能力优于葡萄糖与水合硫酸铝复合结合的材料。复合添加金属铝粉和Y₂O₃能明显改善材料的抗侵蚀性能。其机理是一方面Y₂O₃促进材料烧结,降低材料的气孔率和平均孔径,使熔渣难以渗透;另一方面,Y₂O₃吸收熔渣中的CaO,生成CaYAlO₄高熔点物相,阻隔了熔渣的进一步渗透;同时降低熔渣中CaO含量,使碱度降低,熔渣黏度提高,渗透能力下降。