我国高炉炼铁工艺仍将在一段时间内占主导地位，高炉的长寿、平稳运行对于整个炼铁工序具有重要意义。虽然高炉的初期设计、设备配置、耐火材料选用等在一定程度上决定了高炉的寿命，但是，自高炉建成并投入运行后，对高炉进行的日常维护对于高炉长寿的作用也不可忽视。具体到耐火材料而言，主要涉及到出铁沟浇注料和出铁口用炮泥的质量、应用和维修技术；而对于高炉本体部分耐火材料，则主要通过热态在线维修技术来延长耐火材料的服役时间，进而提高高炉的整体寿命。虽然硅溶胶结合的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料正在开发，但是仍未得到系统理论研究与大规模工业应用，Al2O3-SiC-C超低水泥结合浇注料仍是高炉出铁沟工作衬的首选材料。随着现代冶金技术的不断进步，高炉日益大型化、高效化，这意味着出铁频率和总量的增加，这对于承担输送铁水任务的“出铁沟”通道来说，无疑其将面临冲刷加剧、侵蚀更为严重、温度波动频繁等更为苛刻的工况条件。尽管高炉热态在线维修技术经过20余年的发展，无论是在施工装备，或是维修用材料方面都有了长足的进步，并基本能够满足基本的需要。然而，与美国、英国及日本等发达国家相比，其高性能在线热态维修用耐火材料的快干、速凝和速强方面仍存在很大的差距。本论文从结构和组分两方面入手，对传统Al2O3-SiC-C浇注料的性能进行了优化；研制了硅溶胶结合Al2O3-SiC-C泵送料及快干、速凝速强Al2O3-SiC-C喷注料，并进行了现场扩大试验，得出了以下结论：(1)基于正交试验设计与分析方法，重点研究了粒度分布(q)、聚丙烯酸钠(PAAS)、三聚磷酸钠(STPP)及萘系磺酸盐甲醛缩合物(FDN)对Al2O3-SiC-C浇注料流动性的作用效果，极差分析数据表明PAAS对该体系的流动性作用效果最明显，STPP次之，FDN最小。另外，上述因素对其常温抗折强度、常温耐压强度及显气孔率和体积密度的也有影响，其中粒度分布(q)的影响最大，并借助对添加不同分散剂的Al2O3-SiC-C浇注料浆体黏度、zeta电位及其养护过程中释放的表观热量测量等手段，研究了各分散剂对Al2O3-SiC-C浇注料性能产生影响的机理，认为分散剂对上述性能的影响主要是通过对水泥水化过程及产物的作用实现的。基于正交试验的最优试验方案为q值取0.23，PAAS的加入量为0.05wt%，STPP的加入量为0.025wt%，FDN的加入量为0.1wt%。(2)固定正交试验最优方案中的分散剂种类和加入量不变，改变Al2O3-SiC-C浇注料的粒度组成(q=0.21,0.22,0.23,0.24,0.25)，通过对不同温度热处理后的显气孔率、透气度、孔径分布和平均孔径等材料气孔参数的表征，揭示了温度和粒度分布(q)对其气孔参数规律及演变过程的作用机理，发现当q=0.23,0.24时，其孔径分布呈现集中连续性分布，温度对气孔参数的影响与加热过程中体系内的物理化学变化有关，且温度效应强于粒度分布。感应抗渣性测试发现：具有集中连续孔径分布的Al2O3-SiC-C浇注料具有较好的抗渣性。(3)热力学计算及实验研究表明，在Al2O3-SiC-C浇注料中添加Cr2O3微粉，即使是在空气气氛下热处理后，也并未发现有六价铬离子形成，而仅可能以Cr2O3或Cr3C2的形式存在。在Al2O3-SiC-C浇注料中引入1wt%的约400-500目的Cr2O3微粉，可以改善其流动性、强度，但是对于体积密度和显气孔率的作用不明显，而其突出的作用在于显著的改善了Al2O3-SiC-C浇注料的抗渣性。(4)Factsage热力学软件模拟与实验结果均表明可以通过TiO2在Al2O3-SiC-C浇注料中的原位反应而合成TiC和/或TiN。在Al2O3-SiC-C浇注料中直接引入适量的TiO2微粉，其流动性显著改善，体积密度增大，显气孔率降低，改善了材料的力学性能；热学理论计算和实验结果都证明适量的TiO2有利于Al2O3-SiC-C浇注料抗热震性的提高。另外， TiO2在Al2O3-SiC-C浇注料中的原位反应过程中，将体系中的部分游离碳转变为TiC中的结合碳，增强了材料的抗氧化能力，同时原位形成的Ti(C,N)提高了熔渣与耐火材料界面区域内熔渣的黏度，减缓了熔渣向材料内部的渗透，提高了其抗渣性。(5)选择合适的粒度组成，由试验确定了加入12wt%~14wt%的JN-40硅溶胶为结合剂，使Al2O3-SiC-C浇注料具备了优异的流动性，实现了可泵送性。骨料中复合采用棕刚玉和特级矾土，在基质中引入Si粉作为抗氧化剂，蓝晶石作为膨胀剂并引入有效的速强剂，所研制的Al2O3-SiC-C泵送料的理化性能良好。(6)应用Andreassen粒度分布理论，临界粒度采用8mm，改变q=0.21,0.22,0.23,0.24,0.25,0.26,0.27，制备了具有不同粒度组成的Al2O3-SiC-C喷注料。对其流动性、显气孔率和体积密度及常温力学性能的评价结果表明：当q=0.21时，Al2O3-SiC-C喷注料的流动值高达190mm，且其显气孔率较小，体积密度较大，力学性能较好。在此基础上，通过骨料种类的调整，提高了材料的体积密度，并进一步系统地研究了单质Si对于Al2O3-SiC-C喷注料性能的影响，综合分析认为引入4wt%的单质Si比较合适。随后，借助Physical MCR301流变仪和zeta电位仪，研究了Al2O3-SiC-C喷注料浆体在不同分散剂和促凝剂作用下的流变学特性，确定了该体系比较适宜的促凝剂。现场扩大试验证明所研制的喷注料具有低反弹率，能够快速凝固并强化。