Vodič za rupu služi kao kritični kanal za kanalisanje rastopljenog gvožđa na visokim temperaturama. Tokom rada, podvrgnut je ne samo jakom ribanju, eroziji i infiltraciji protokom rastopljenog gvožđa i šljake visoke temperature, već i intenzivnom toplotnom šoku koji je rezultat povremene prirode procesa točenja. Intenzivne operacije topljenja u visokim pećima dovele su do viših temperatura točenja, povećanog protoka rastopljenog gvožđa, većih količina ispuštenog gvožđa i šljake i produženog trajanja točenja; shodno tome, uvjeti rada za vatrostalne materijale koji se koriste u vodilicama za rupu postaju sve zahtjevniji. Kao vrsta monolitnog vatrostalnog materijala posebno dizajniranog za vodeće otvore za visoke peći,vatrostalni liveni proizvodičine preko 70% svih vatrostalnih materijala koji se troše u području ložišta visoke peći. Nadalje, vezivo koje se koristi u ovim livačkim postrojenjima direktno određuje prinos pri točenju, specifičnu potrošnju vatrostalnih materijala po toni proizvedenog željeza i ukupnu sigurnost operacija-na ložištu; stoga, izbor i optimizacija veziva su se pojavili kao primarni fokus u istraživanju i razvoju visoko{3}}kabliranja za taphole.
1.1 Čisti kalcijum aluminat cement
ČistoCalcium Aluminate Cement(CAC) je hidraulično vezivo proizvedeno sinterovanjem na visokoj-temperaturi ili -elektro-elektrotaljenjem u peći visoke-kalcijum oksida i industrijske glinice. Njegov hemijski sastav sastoji se prvenstveno od Al₂O₃ i CaO, sa masenim udjelom Al₂O₃ koji se obično kreće između 70% i 80%. Glavne kristalne faze odgovorne za hidraulička svojstva CAC-a su monokalcijum aluminat (CA) i dikalcijum aluminat (CA₂)-iako je faza dodekalcijum hepta-aluminata (C₁₂A₇) takođe prisutna u ultra{10}1}varijantnim CAC visokom. Ova kompozicija omogućava CAC-u da monolitnim vatrostalnim materijalima ne samo daje odlične mehaničke osobine, već im daje i superiorne performanse na visokim{13}temperaturama; shodno tome, on je trenutno široko korišteno vezivo u monolitnim vatrostalnim materijalima kao što su taphole liveni proizvodi. Lijevi povezani sa CAC-om zahtijevaju pravilan proces očvršćavanja kako bi se osiguralo da proizvodi za hidrataciju prođu potpuno stvrdnjavanje i stvrdnjavanje. Posebno, specifični proizvodi hidratacije koje formira CAC variraju u zavisnosti od primenjene temperature očvršćavanja. Kada se očvršćavanje vrši na temperaturama ispod 20 stepeni, rezultirajući proizvod hidratacije sastoji se od igličastog-monokalcijum aluminata dekahidrata (CAH10). Između 21 stepen i 35 stepeni, primarni proizvodi hidratacije su igličasti-do-lamelarni dikalcijum aluminat oktahidrat (C2AH8); iznad 36 stepeni, dominantan proizvod je granulirani trikalcijum aluminat heksahidrat (C3AH6). Ovi igličasti-igličasti-do-lamelarni i granularni proizvodi hidratacije se preklapaju i prepliću kako bi formirali mrežnu strukturu, dajući tako livenom tijelu visoku zelenu čvrstoću nakon procesa očvršćavanja. Prilikom odabira čistog kalcijum aluminatnog cementa, također je bitno razumjeti karakteristike hidratacije njegovih različitih sastavnih faza. Različite faze pokazuju znatno različite topline hidratacije i brzine stvrdnjavanja i stvrdnjavanja. Općenito, što je niža toplina hidratacije određene mineralne faze kalcijum aluminata, to je brža brzina vezivanja i stvrdnjavanja njenih hidratacijskih proizvoda.
1.2 Hidratantna glinica
Refractory materials for blast furnace tapholes typically utilize Al2O3-SiC-C based castables. Since the primary aluminum-bearing raw materials employed are various forms of corundum and high-grade bauxite, hydratable alumina (HA) serves as an effective binder for these refractory castables. HA is an amorphous, transitional alumina phase-specifically ρ-Al2O3-characterized by a high specific surface area (>150 m²/g). Chemically reactive, it undergoes a hydration-induced gelation reaction upon contact with water or water vapor, generating gels of pseudo-boehmite (AlOOH·nH2O, where n = 0.08–0.62) and boehmite (γ-AlOOH). This gelation process is accompanied by significant volume expansion, which helps reduce the porosity within the cast body's structure; ultimately, these gels transform into crystalline bayerite (Al(OH)3). The gelation process typically results in setting and hardening within a timeframe of less than one hour (at temperatures >25 stepeni), čime se sastavne čestice spajaju i stvaraju zelena snaga. Shodno tome, slično kao i kalcijum aluminat cement (CAC), HA je klasifikovan kao hidraulično vezivo. Treba napomenuti da formiranje kristalnog bajerita jako ovisi o veličini čestica, temperaturi hidratacije, vremenu reakcije i pH vrijednosti.
1.3 Veziva silicijum-sola
Prisustvo CaO u cementnim{0}}povezanim livenim materijalima dovodi do problema u kojem se volumen tečne faze povećava na visokim temperaturama; shodno tome, mnogi istraživači u oblasti vatrostalnih materijala razmatraju korištenje različitih veziva bez CaO{1}}. Pored hidratizirane glinice (HA), druga veziva bez CaO-koja privlače sve veću pažnju uključuju različite vrste koloidnih veziva ili solova-kao što su SiO2 sol, Al2O3 sol, koloidni spinel i koloidni mulit. Trenutno, najrasprostranjenije i tehnološki zrelo vezivo bez kalcijuma-je silicijum sol. Za razliku od drugih veziva, inherentna stabilnost samog sola služi kao osnovni preduslov za njegovu sposobnost vezivanja. Površine čvrstih koloidnih čestica unutar silicijum sola dobijaju električni naboj kroz disocijaciju površinskih funkcionalnih grupa ili selektivnu adsorpciju specifičnih jona iz okolnog rastvora. Da bi se održala neutralnost naboja, otopina koja se nalazi neposredno uz ove nabijene čestice mora sadržavati ekvivalentnu količinu protu{13}}jona koji imaju suprotan naboj od naboja čvrste površine. Interfejs između površine nabijene čestice i susjedne otopine čini "dvostruki električni sloj": jedna komponenta je stacionarni sloj koji se nalazi u direktnom kontaktu s površinom čvrste čestice-poznat kao "kompaktni sloj" ili "Sternov sloj"-dok preostali dio (koji se proteže od tačke klizanja u ravnini klizanja otopine postaje pozitivni i prema van jednak) se naziva "difuzni sloj".
Although refractory castables bonded with silica sol exhibit significantly enhanced mechanical strength following high-temperature sintering (>1000 stepeni ) u poređenju sa onima vezanim hidrauličnim cementima (kao što su CAC i HA), zelena čvrstoća nesinterovanih (ili nisko{1}}toplinski-obrađenih) lijevanih tijela je znatno niža.
1.4 Veziva glinice
Za razliku od silicijum-sola, provedeno je manje studija o solu aluminijevog oksida i njegovom povezanom ponašanju koagulacije i stvrdnjavanja. Nadalje, većina objavljenih nalaza istraživanja odnosi se isključivo na sub-mikronske suspenzije aluminijevog oksida, a ne na nanosolove glinice. Ovo sugerira da postojeći rezultati možda nisu direktno primjenjivi na solne otopine na nanoskali. Površinski naboj čestica unutar suspenzije glinice određen je pH vrijednošću, sadržajem čvrste tvari i specifičnim elektrolitima koji se koriste za stabilizaciju suspenzije. U suspenzijama čiste glinice, kako se koncentracija glinice povećava, površinski naboj se pomiče s pozitivnog na negativan. Sa daljim povećanjem koncentracije suspenzije, povećava se i veličina neto negativnog naboja. Mehanizam "stabilizacije-flokulacije" suspenzija glinice u uslovima ambijentalne temperature.
