本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種剛玉質(zhì)電爐蓋及其制備方法。
背景技術(shù)：
煉鋼生產(chǎn)中常用的煉鋼設(shè)備是煉鋼電弧爐，電爐蓋作為煉鋼電弧爐的重要組成部分，在煉鋼中受到強大高溫電弧的熱輻射、頻繁的熱震和高溫熔渣噴濺物的侵蝕，是煉鋼電弧爐的薄弱環(huán)節(jié)。
早期煉鋼條件下，煉鋼強度小、冶煉溫度低，因此常用硅磚砌筑作為電爐蓋，硅磚質(zhì)輕、強度高、抗熱震性好、蠕變效率低，得到了廣泛應(yīng)用；隨著電爐煉鋼技術(shù)的進步，煉鋼強度增大、冶煉溫度升高，硅磚逐漸被莫來石、高鋁尖晶石等高鋁質(zhì)的耐火磚或耐火澆注料取代；近兩年隨著煉鋼中鐵水兌入量的增大，吹氧強度增加、電爐蓋散熱效果差，導致鋁質(zhì)的耐火磚或耐火澆注料制成的電爐蓋的使用壽命大幅降低。
為此，中國專利200710052641.1公布了一種高鋁質(zhì)電爐蓋澆注料及其制備方法，鋁含量75～90wt％，藍晶石3～15wt％，通過鋁酸鹽水泥及硅鋁溶膠結(jié)合澆筑成型；中國專利200710052640.7公布一種氧化鋁質(zhì)電爐蓋澆注料及其制備方法，主要采用白剛玉，高鋁礬土，鋯剛玉等骨料和藍晶石細粉，氧化鋁細粉等通過鋁酸鈣水泥和硅鋁溶膠結(jié)合澆筑成型。上述專利技術(shù)在鐵水兌入比例較低的煉鋼作業(yè)中，具有較好的抗鐵渣侵蝕性性能，但是在鐵水兌入比例較高時，由于鐵水渣為偏酸性渣，高鋁質(zhì)耐材為兩性耐火材料，因此容易受到鐵水渣的侵蝕。另外高鋁質(zhì)耐材脆性大、熱震穩(wěn)定性差，在使用中剝落嚴重，因此在高鐵水兌入比例條件下，使用壽命不高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出一種剛玉質(zhì)電爐蓋，旨在提供一種解決傳統(tǒng)剛玉剛度大脆性大，塑形差的缺陷，提供一種抗侵蝕性好，塑形好，抗熱震性能好、致密度高、使用壽命長、耐腐蝕性好的剛玉質(zhì)電爐蓋及其制備方法。
一種剛玉質(zhì)電爐蓋，包括如下重量百分比的組分：白剛玉18～33％，板狀剛玉顆粒15～25％，電熔莫來石顆粒8～12％，硅線石顆粒3～6％，鋅鉻尖晶石粉3～8％，鋁酸鈣水泥8～15％，α-al2o3微粉2～6％，fe3si粉5～8％，β塞隆粉4～6％，外加劑0.4-0.6%。
本發(fā)明尤其適用于鐵水兌入比例較高的電爐環(huán)境，具有良好的燒結(jié)性能、抗鐵渣侵蝕性能和抗熱震穩(wěn)定性，在使用過程中抗剝落性能好。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1、抗沖刷性能好，抗熱震性高。本發(fā)明的骨料采用白剛玉和板狀剛玉，有助于提高抗侵蝕性能和抗侵蝕性，改善使用過程中的抗剝落性；通過電熔莫來石顆粒和硅線石顆粒，使高溫下液相均勻分布于制品中，一方面促進高溫燒結(jié)，提高高溫強度，從而具有較好的抗沖刷性能；另一方面，一定量液相的存在可顯著提高制品的抗熱震性，防止熱震作用導致產(chǎn)品的剝落損毀；通過引入fe3si粉和β塞隆粉，可以解決傳統(tǒng)剛玉質(zhì)脆性大，韌性差，導熱性差的缺陷。
2、抗鐵渣侵蝕性能好。通過加入鋁酸鈣水泥和α-al2o3微粉，提高了電爐蓋對鋼渣的抗侵蝕性能，可減緩鋼渣對耐材的侵蝕速率，提高了使用壽命；通過調(diào)節(jié)al2o3/sio2比例，促進制品與鐵水或鐵渣反應(yīng)生產(chǎn)cao·6al2o3和feo·al2o3尖晶石，有利于抵抗熔渣滲透侵蝕內(nèi)部耐火材料。
3、體積穩(wěn)定性佳。硅線石顆粒的加入，在1500℃左右開始分解為莫來石相和液相伴隨體積膨脹，比紅柱石更適合本發(fā)明的體系（紅柱石膨脹溫度較早），使制品具有較好的體積穩(wěn)定性。
優(yōu)選的，白剛玉顆粒重量百分比為20％，電熔莫來石顆粒8～12％。
優(yōu)選的，白剛玉顆粒粒度8～20mm，al2o3≥99wt％；板狀剛玉顆粒3～8mm，al2o3≥98wt％；電熔莫來石顆粒1～3mm，al2o3≥70wt％；硅線石顆粒0～1mm，al2o3≥59.5wt％；鋅鉻尖晶石粉粒級320目，al2o3≥99wt％；α-al2o3微粉粒級3μm，al2o3≥99wt％；鋁酸鈣水泥中al2o3≥80wt％。
各個物料中al2o3與sio2的含量范圍選擇，有助于進一步調(diào)節(jié)al2o3/sio2至最佳配比，進一步促進制品與鐵水或鐵渣反應(yīng)生成cao·6al2o3和feo·al2o3尖晶石，有利于抵抗熔渣滲透侵蝕內(nèi)部耐火材料。
優(yōu)選的，外加劑為三聚氰胺、賽克-f、和羧甲基纖維素3種。
本發(fā)明中所使用的鋁酸鹽水泥，含有預(yù)合成尖晶石，有利于促進高溫電爐蓋的抗侵蝕性能。
優(yōu)選的，賽克-f的二氧化硅重量含量60-80%，氧化鋁含量為10-30%。
優(yōu)選的，β塞隆純度≥90wt％且≤98wt％，fe3si純度≥90wt％且≤99wt％；大于或小于這個范圍，里面游離的成分和雜質(zhì)的變化在高溫使用過程中都會嚴重影響產(chǎn)品的使用性能，都會大大影響本產(chǎn)品的發(fā)明效果，導致電爐蓋收縮大或剛性大進而壽命縮短。
具體實施方式
下面將結(jié)合下述實施例對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1
白剛玉30％，板狀剛玉顆粒25％，電熔莫來石顆粒12％，硅線石顆粒3％，鋅鉻尖晶石粉8％，鋁酸鈣水泥8％，α-al2o3微粉3％，fe3si粉5％，β塞隆粉6％，外加劑0.4%。
按照上面中的重量比例稱取各個組分，先將鋅鉻尖晶石粉，鋁酸鈣水泥，α-al2o3微粉，fe3si粉，β塞隆粉，制成共磨粉；在生產(chǎn)時，在共磨粉中加入板狀剛玉顆粒，電熔莫來石顆粒，硅線石顆粒，攪拌混料2min后加入其它剩余原料，攪拌6min后得到預(yù)混料；加入適量的水，攪拌3分鐘后澆注成型，自然養(yǎng)護后脫模、干燥即可。
優(yōu)選的，自然養(yǎng)護1天后脫模，脫模后繼續(xù)養(yǎng)護3天；干燥時，進窯口溫度30℃，烘烤時間80h，最高烘烤溫度300℃。
實施例2
白剛玉33％，板狀剛玉顆粒22％，電熔莫來石顆粒12％，硅線石顆粒3％，鋅鉻尖晶石粉8％，鋁酸鈣水泥8％，α-al2o3微粉3％，fe3si粉6％，β塞隆粉5％，外加劑0.5%。
按照上面中的重量比例稱取各個組分，先將鋅鉻尖晶石粉，鋁酸鈣水泥，α-al2o3微粉，fe3si粉，β塞隆粉，制成共磨粉；在生產(chǎn)時，在共磨粉中加入板狀剛玉顆粒，電熔莫來石顆粒，硅線石顆粒，攪拌混料2min后加入其它剩余原料，攪拌6min后得到預(yù)混料；加入適量的水，攪拌3分鐘后澆注成型，自然養(yǎng)護后脫模、干燥即可。
優(yōu)選的，自然養(yǎng)護1天后脫模，脫模后繼續(xù)養(yǎng)護3天；干燥時，進窯口溫度30℃，烘烤時間80h，最高烘烤溫度600℃。
實施例3
白剛玉27％，板狀剛玉顆粒25％，電熔莫來石顆粒12％，硅線石顆粒3％，鋅鉻尖晶石粉8％，鋁酸鈣水泥8％，α-al2o3微粉3％，fe3si粉8％，β塞隆粉6％，外加劑0.6%。
按照上面中的重量比例稱取各個組分，先將鋅鉻尖晶石粉，鋁酸鈣水泥，α-al2o3微粉，fe3si粉，β塞隆粉，制成共磨粉；在生產(chǎn)時，在共磨粉中加入板狀剛玉顆粒，電熔莫來石顆粒，硅線石顆粒，攪拌混料2min后加入其它剩余原料，攪拌6min后得到預(yù)混料；加入適量的水，攪拌3分鐘后澆注成型，自然養(yǎng)護后脫模、干燥即可。
優(yōu)選的，自然養(yǎng)護1天后脫模，脫模后繼續(xù)養(yǎng)護3天；干燥時，進窯口溫度40℃，烘烤時間120h，最高烘烤溫度1200℃。
經(jīng)測試：本發(fā)明按照實施例1-3所制備的產(chǎn)品主要理化指標如下：al2o3≥60％，sio2≤10％。200℃烘后體積密度≥2.7g/cm3，顯氣孔率(110℃×24h)≤15％，耐壓強度(110℃×24h)≥100mpa，線變化率(1500℃×3h)-0.5～+0.5％。上述產(chǎn)品經(jīng)過300噸電爐試用，鐵水比例70％，使用壽命160次以上，在使用過程中穩(wěn)定性好；經(jīng)過100噸電爐使用，鐵水比例＞80％，使用壽命100爐以上。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。