CN101113098A - 一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法。其技术方案是：先将50～80wt％的白刚玉、3～30wt％的高铝矾土熟料、5～25wt％的锆刚玉、3～15wt％的兰晶石细粉、3～12wt％的氧化铝微粉、0～10wt％的纯铝酸钙水泥、1～5wt％的硅铝凝胶混合，外加上述混合料0.10～0.25wt％的减水剂、0.03～0.08wt％的有机纤维、5.0～6.5wt％的水，搅拌5～10min，浇注成型，自然养护12～24h脱模，然后经110℃×24h干燥。浇注成型是根据炉盖的尺寸与使用要求，或整体浇注成型或分块浇注成型后再组装。本发明具有环境无污染、结构致密、抗热震和耐侵蚀性好、使用寿命长的特点。

Description

一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于以氧化铝质原料为基料的耐火材料领域，尤其涉及一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法。
背景技术
电炉炼钢是主要的炼钢生产工艺之一，炼钢电弧炉是主要炼钢设备。电炉盖是炼钢电弧炉的重要组成部分，由于炉盖耐火材料受到强大高温电弧的热辐射、频繁的热震和高温熔渣喷溅物的侵蚀作用，工作条件十分恶劣，使用寿命低，是整个炼钢电炉的薄弱环节，常因检修和更换炉盖而影响电炉炼钢生产。随着电炉炼钢技术的发展，高功率、超高功率电弧炉炼钢比例逐年增加，炼钢节奏加快，电弧炉盖受到大强度高温热辐射、热震和熔渣喷溅物的侵害作用更加厉害，普通常用的电炉盖高铝砖等高铝质耐火材料的使用寿命显著降低，已经不能满足新的使用要求。
为提高电炉盖的寿命，国外首先采用了烧成MgO砖和MgO-Gr2O3砖(US 4071370，US3864136)，在使用中，因方镁石与方铁矿(FeO)形成连续固溶体，所以烧成MgO砖和MgO-Gr2O3砖对含有氧化铁和氧化钙的碱性渣有好的抵抗性，但镁质材料的热膨胀系数大、弹性模量高，热震稳定性差，并且在高温使用时熔渣向方镁石晶粒间渗透，进而导致其结构剥落。相比之下，刚玉质材料具有良好的耐高温性能和抗热震稳定性等特点，但纯刚玉质材料在使用中抗侵蚀性能差，使用过程中因侵蚀变质而导致剥落掉块现象严重。
为此，人们采用了高铝和刚玉质浇注料及预制块，为增强材料的抗侵蚀和热震性能，还向刚玉质浇注料基质中添加了Cr2O3微粉(ZL 95110026.2)。在高温使用条件下，Cr2O3与刚玉细粉形成铝铬固溶体，同时还与其他杂质反应形成含铬的玻璃相，呈孤岛状充填于铬刚玉晶体之间，这种高粘度的含铬玻璃相对阻止熔渣的渗透非常有利，但过于致密的组织结构使其热震稳定性劣化，影响耐用性，而且Cr2O3在高温下易气化挥发，对环境有害。
发明内容
本发明的任务是提供一种对环境无污染、结构致密、抗热震和耐侵蚀性好、使用寿命长的氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先将50～80wt％的白刚玉、3～30wt％的高铝矾土熟料、5～25wt％的锆刚玉、3～15wt％的兰晶石细粉、3～12wt％的氧化铝微粉、0～10wt％的纯铝酸钙水泥、1～5wt％的硅铝凝胶混合，外加上述混合料0.10～0.25wt％的减水剂、0.03～0.08wt％的有机纤维、5.0～6.5wt％的水，搅拌5～10min，浇注成型，自然养护12～24h脱模，然后经110℃×24h干燥。浇注成型是根据炉盖的尺寸与使用要求，或整体浇注成型或分块浇注成型后再组装。
其中：白刚玉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～15mm；高铝矾土熟料的Al2O3含量≥85.0wt％、粒径为0～25mm；锆刚玉的氧化锆含量为5～30wt％、粒径为0～1mm；兰晶石细粉的Al2O3含量≥55.0wt％、粒径为0.15～0.074mm；氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～0.045mm；纯铝酸钙水泥的Al2O3含量≥79.0wt％、粒径为0～0.15mm。减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、萘系减水剂、聚丙烯酸钠中的一种或一种以上的混合物。
由于采用上述技术方案，本发明所使用的锆刚玉原料与纯Al2O3比较，其热膨胀系数小，在电炉盖的高温使用过程中，因二者热膨胀系数不同而产生微裂纹，这种微裂纹能吸收温度变化所产生的应力而使炉盖材料的耐热震性提高。并且ZrO2不易被钢水和熔渣润湿，因此，显著增强了材料的抗渣侵蚀性。在炼钢高温条件下Al2O3和ZrO2不会气化，无气态Cr2O3，对环境无污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1
一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法：先将50～60wt％的白刚玉、15～25wt％的高铝矾土熟料、15～25wt％的锆刚玉、3～10wt％的兰晶石细粉、1～8wt％的氧化铝微粉、1～7wt％的纯铝酸钙水泥、1～3wt％的硅铝凝胶混合，外加上述混合料0.10～0.25wt％的三聚磷酸钠、0.03～0.08wt％的有机纤维、5.0～6.5wt％的水，搅拌5～10min，分块浇注成型，自然养护12～24h脱模，然后经110℃×24h干燥后再组装。
其中：白刚玉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～15mm，高铝矾土熟料的Al2O3含量≥85.0wt％、粒径为0～25mm，锆刚玉的氧化锆含量为5～30wt％、粒径为0～1mm，兰晶石细粉的Al2O3含量≥55.0wt％、粒径为0.15～0.074mm氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～0.045mm，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量≥79.0wt％、粒径为0～0.15mm。
实施例2
一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法：先将60～70wt％的白刚玉、10～20wt％的高铝矾土熟料、5～20wt％的锆刚玉、3～10wt％的兰晶石细粉、5～12wt％的氧化铝微粉、4～6wt％的硅铝凝胶混合，外加上述混合料的0.10～0.25wt％的三聚磷酸钠和六偏磷酸钠、0.03～0.08wt％的有机纤维、5.0～6.5wt％的水，搅拌5～10min，整体浇注成型，自然养护12～24h脱模，然后经110℃×24h干燥。
其中：白刚玉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～15mm，高铝矾土熟料的Al2O3含量≥85.0wt％、粒径为0～25mm，锆刚玉的氧化锆含量为5～30wt％、粒径为0～1mm，兰晶石细粉的Al2O3含量≥55.0wt％、粒径为0.15～0.074mm，氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～0.045mm。
实施例3
一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法：将60～80wt％的白刚玉、3～10wt％的高铝矾土熟料、8～20wt％的锆刚玉、3～10wt％的兰晶石细粉、1～8wt％的氧化铝微粉、1～7wt％的纯铝酸钙水泥、3～5wt％的硅铝凝胶混合，外加上述混合料的0.10～0.25wt％的六偏磷酸钠、0.03～0.08wt％的有机纤维、5.0～6.5wt％的水，搅拌5～10min，分块浇注成型，自然养护12～24h脱模，然后经110℃×24h干燥后再组装。
其中：白刚玉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～15mm，高铝矾土熟料的Al2O3含量≥85.0wt％、粒径为0～25mm，锆刚玉的氧化锆含量为5～30wt％、粒径为0～1mm，兰晶石细粉的Al2O3含量≥55.0wt％、粒径为0.15～0.074mm，氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～0.045mm，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量≥79.0wt％、粒径为0～0.15mm。
本具体实施方式所制备的产品，其实测理化指标为：显气孔率为110℃×24h 12.6～13.8％，1500℃×3h 15.0～16.2％；体积密度为110℃×24h 3.10～3.13g/cm3，1500℃×3h 3.12～3.15g/cm3；耐压强度为110℃×24h 53.5～57.8MPa，500℃×3h 86.2～102.5MPa；常温抗折强度为110℃×24h 6.2～8.6MPa，500℃×5h 18.5～20.7MPa；静态坩埚法抗渣为1500℃×3h基本无渗透和侵蚀；线变化率为1500℃×5h烧后-0.09～0.12％；经 (保温20分钟，水冷5分钟)直至端部断裂的热震次数为58～60次。
本具体实施方式所使用的锆刚玉原料与纯Al2O3比较，其热膨胀系数小，在电炉盖的高温使用过程中，因二者热膨胀系数不同而产生微裂纹，这种微裂纹能吸收温度变化所产生的应力而使炉盖材料的耐热震性提高。并且ZrO2不易被钢水和熔渣润湿，因此，显著增强了材料的抗渣侵蚀性。在炼钢高温条件下Al2O3和ZrO2不会气化，无气态Cr2O3，对环境无污染。

Claims (5)

1.一种氧化铝质电炉盖浇注料的制备方法，其特征在于先将50～80wt％的白刚玉、3～30wt％的高铝矾土熟料、5～25wt％的锆刚玉、3～15wt％的兰晶石细粉、3～12wt％的氧化铝微粉、0～10wt％的纯铝酸钙水泥、1～5wt％的硅铝凝胶混合，外加上述混合料0.10～0.25wt％的减水剂、0.03～0.08wt％的有机纤维、5.0～6.5wt％的水，搅拌5～10min，浇注成型，自然养护12～24h脱模，然后经110℃×24h干燥。
2.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖浇注料的制备方法，其特征在于所述的白刚玉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～15mm；高铝矾土熟料的Al2O3含量≥85.0wt％、粒径为0～25mm；锆刚玉的氧化锆含量为5～30wt％、粒径为0～1mm；兰晶石细粉的Al2O3含量≥55.0wt％、粒径为0.15～0.074mm；氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.0wt％、粒径为0～0.045mm；纯铝酸钙水泥的Al2O3含量≥79.0wt％、粒径为0～0.15mm。
3.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖浇注料的制备方法，其特征在于所述的减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、萘系减水剂、聚丙烯酸钠中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖浇注料的制备方法，其特征在于所述的浇注成型或为整体浇注成型或为分块浇注成型后再组装。
5.根据权利要求1～4项中任一项所述的氧化铝质电炉盖浇注料的制备方法所制备的氧化铝质电炉盖浇注料。
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