01.AL2O3
จุดหลอมเหลวของคอรันดัม (AL2O3) อยู่ที่ 2050 องศา ความหนาแน่นอยู่ที่ 3.85~4.0lg·cm-3 และมีค่าการนำความร้อนที่ดีและมีเสถียรภาพทางเคมี คอรันดัมมักถูกใช้เป็นอนุภาครวมในวัสดุที่เป็นคูเหล็ก เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่า AL2O3 สามารถลดการทำงานของตะกรันและป้องกันตะกรันจากการกัดกร่อนมวลรวม
ในแง่ของการเลือกอนุภาคคอรันดัม คอรันดัมสีขาวมีความหนาแน่นของปริมาตรและอัตราการดูดซึมน้ำที่สูงมาก คอรันดัมหนาแน่นมีสิ่งเจือปนเล็กน้อยและมีอัตราการดูดซึมน้ำค่อนข้างต่ำ และคอรันดัมสีน้ำตาลมีอัตราการดูดซึมน้ำค่อนข้างต่ำแม้ว่าจะมีสารตกค้างมากกว่าก็ตาม เมื่อใช้คอรันดัมหนาแน่นและคอรันดัมสีน้ำตาลเป็นมวลรวม ปริมาณน้ำที่เติมเข้าไปวัสดุทนไฟที่หล่อได้ค่อนข้างต่ำ ซึ่งมีผลอย่างมากต่อความหนาแน่นและการอบของตัวหล่อ จากมุมมองของโครงสร้างจุลภาค ผลึกคอรันดัมหนาแน่นจะเติบโตเต็มที่และมีความหนาแน่นสูง ผลึกคอรันดัมสีน้ำตาลเติบโตและพัฒนาได้ค่อนข้างดี แต่ไม่หนาแน่น คอรันดัมสีขาวนวลไม่เพียงแต่มีสารตกค้างจำนวนมาก แต่ยังมีรอยแตกขนาดใหญ่และรูขุมขนปิดอยู่จำนวนมาก ซึ่งส่งผลเสียต่อเสถียรภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัสดุ จากมุมมองของการดูดซึมน้ำและโครงสร้างจุลภาค คอรันดัมหนาแน่นและคอรันดัมสีน้ำตาลมีความเหมาะสมมากกว่าสำหรับการหล่อแบบหล่อคูน้ำเหล็ก
02.ซิค
ซิลิคอนคาร์ไบด์เรียกอีกอย่างว่าคอรันดัมหรือทรายทนไฟ โดยมีความหนาแน่น 3.17-3.47g·cm-3 ความแข็ง Mohs อยู่ที่ 92-9.6 และมีจุดหลอมเหลวที่ สูงถึง 2827 องศา ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความทนทานต่อแรงกระแทกสูง โดยมีโมดูลัสความเหนียว 4.76x10 5MPa ที่ 25 องศา ความต้านทานแรงดึง 1.75x100MPa และโมดูลัสยืดหยุ่น 2.8x10 5MPa ที่ 1500 องศา นอกจากนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์ควรเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำความร้อนสูงและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ เนื่องจากเป็นวัตถุดิบที่ประหยัด SiC จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุทนไฟเนื่องจากมีสมรรถนะที่ยอดเยี่ยม
SiC จะออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้าง SiO2 และ CO2 ที่ 800 องศา SiC จะค่อยๆ ออกซิไดซ์เพื่อสร้าง SiO2; เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 1,000 องศา SiC จะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับ O2 ทำให้เกิดเฟสของเหลวซิลิคอนออกไซด์มากขึ้นเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันแก้ว SiO2 ที่อุณหภูมิ 1300 องศา ฟิล์มป้องกันกระจกจะค่อยๆ ตกตะกอนควอตซ์และดูดซับน้ำและขยายตัว ทำให้ฟิล์มป้องกันแตกร้าวและอัตราออกซิเดชันของ SiC เพิ่มขึ้น ที่ 1,500 องศา -1600 องศา ฟิล์มป้องกันกระจก SiO2 มีความหนาที่แน่นอน ซึ่งสามารถลดการเกิดออกซิเดชันอย่างต่อเนื่องของ SiC ได้ เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 1,627 องศา SiO2 จะทำปฏิกิริยากับ SiC ให้เกิด SiO และ CO ดังนั้นอุณหภูมิการใช้งานของ SiC จะต้องไม่เกิน 1,600 องศา
ในคูน้ำเหล็กทนไฟที่หล่อได้ ความต้านทานการสึกหรอสูงของ SiC และความแข็งแรงเชิงกลสูงสามารถต้านทานการกัดเซาะและความเสียหายของการหล่อด้วยเหล็กหลอมเหลวและตะกรันอุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกัน ค่าการนำความร้อนสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำของ SiC สามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงความร้อนซ้ำของเหล็กหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่องบนแบบหล่อได้ และลดความเสียหายจากความร้อนของเหล็กหลอมเหลวที่หล่อได้ นอกจากนี้ ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่าง SiC และอากาศสามารถลดการเกิดออกซิเดชันของ C ในการหล่อได้ และฟิล์มป้องกันแก้วที่เกิดขึ้นหลังจากการออกซิเดชันของ SiC ยังสามารถปกป้องวัสดุคาร์บอนในการหล่อได้ ซึ่งจะทำให้ความเสียหายจากการเกิดออกซิเดชันของการหล่อลดลง
03.C
C มีความสามารถในการเปียกได้ต่ำ และวัสดุที่ใช้ C มีความทนทานต่อการกัดเซาะของตะกรันได้ดี และไม่ติดเหล็กง่าย ในเวลาเดียวกัน C มีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งสามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวและตะกรันที่อุณหภูมิสูงบนตัวหล่อได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของตัวหล่อได้ นอกจากนี้ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ C และ Si จะตอบสนองต่อการสร้างเส้นใย SiC ซึ่งส่งผลต่อการเสริมแรงแบบหล่อได้ อย่างไรก็ตาม วัสดุที่มีฐานเป็น C สามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง และมีสารระเหยบางชนิด ซึ่งส่งผลเสียต่อความหนาแน่นของการหล่อ ดังนั้น ในการพัฒนาวัสดุที่หล่อได้ของ Ah03-SiC-C ควรใช้วัสดุ C ที่มีการระเหยค่อนข้างต่ำ และควรเติมสารต้านอนุมูลอิสระจำนวนหนึ่งลงในวัสดุที่หล่อได้
มีแหล่งคาร์บอนจำนวนมากสำหรับวัสดุหล่อแบบหล่อทนไฟที่ทำจากเหล็ก รวมถึงแอสฟัลต์ กราไฟท์ คาร์บอนแบล็ก และโค้ก ยกเว้นแอสฟัลต์ วัสดุที่มาจากคาร์บอนอื่นๆ เป็นวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ และใช้น้ำมากกว่าในระหว่างการก่อสร้าง ในขณะที่แอสฟัลต์เป็นวัสดุที่ชอบน้ำ และใช้น้ำน้อยกว่าในระหว่างการก่อสร้าง และมีคุณสมบัติการกระจายตัวที่ดี โดยปกติจะใช้เป็นแหล่งคาร์บอนที่สำคัญสำหรับเหล็กหล่อแบบหล่อได้ของ Ah03-SiC-C อย่างไรก็ตาม แอสฟัลต์จะระเหยไปหลังจากการให้ความร้อน และเมื่อการเติมแอสฟัลต์เพิ่มขึ้น ความพรุนที่ชัดเจนในการหล่อก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องควบคุมปริมาณแอสฟัลต์ที่เติมลงในคูเหล็กแบบหล่อได้
