CN104355634A

CN104355634A - 一种氧化铝质电炉盖及其制备方法

Info

Publication number: CN104355634A
Application number: CN201410588720.4A
Authority: CN
Inventors: 赵冉; 万小宝; 刘丽; 任林; 胡玲军; 刘全超; 王晓东; 刘美荣; 车晓梅
Original assignee: Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd
Current assignee: Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN104355634B

Abstract

本发明旨在提供一种热震稳定性高、致密度高、抗铁渣侵蚀性能好、使用寿命长的氧化铝质电炉盖，包括如下重量百分比的组分：88均化矾土颗粒5～20％，电熔低碳棕刚玉颗粒8～35％，电熔莫来石颗粒10～25％，红柱石颗粒10～15％，电熔白刚玉细粉10～15％，α-Al₂O₃微粉3～5％，铝酸钙水泥2.5～7％，防爆纤维1～2％，增强耐热钢纤维2～4％，二氧化硅微粉2～4％，氧化铬2～5％；制备时，先将电熔白刚玉细粉、α-Al₂O₃微粉、二氧化硅微粉和防爆纤维混合均匀；再加入电熔莫来石和红柱石颗粒，搅拌至少3min后加入剩余原料，搅拌至少8min；加入水和减水剂搅拌后浇注成型，自然养护后脱模、干燥。

Description

一种氧化铝质电炉盖及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别是一种氧化铝质电炉盖及其制备方法。

背景技术

炼钢生产中常用的炼钢设备是炼钢电弧炉，电炉盖作为炼钢电弧炉的重要组成部分，在炼钢中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，是炼钢电弧炉的薄弱环节。

早期炼钢条件下，炼钢强度小、冶炼温度低，因此常用硅砖砌筑作为电炉盖，硅砖质轻、强度高、热震性能好、蠕变效率低，得到了广泛应用；随着电路炼钢技术的进步，炼钢强度增大、冶炼温度升高，硅砖逐渐被莫来石、高铝尖晶石等高铝质的耐火砖或耐火浇注料取代；近两年随着炼钢中铁水兑入量的增大，吹氧强度增加、电炉盖散热效果差，导致高铝质的耐火砖或耐火浇注料制成的电炉盖的使用寿命大幅降低。

为此，中国专利200710052641.1公布了一种高铝质电炉盖浇注料及其制备方法，铝含量75～90WT％，蓝晶石3～15WT％，通过铝酸盐水泥及硅铝溶胶结合浇筑成型；中国专利200710052640.7公布一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法，主要采用白刚玉，高铝矾土，锆刚玉等骨料和蓝晶石细粉，氧化铝细粉等通过铝酸钙水泥和硅铝溶胶结合浇筑成型。上述专利技术在铁水兑入比例较低的炼钢作业中，具有较好的抗铁渣侵蚀性性能，但是在铁水兑入比例较高时，由于铁水渣为偏酸性渣，高铝质耐材为碱性耐火材料，因此容易受到铁水渣的侵蚀。另外高铝质耐材热震稳定性差，在使用中剥落严重，因此在高铁水兑入比例条件下，使用寿命不高。

发明内容

本发明提出一种氧化铝质电炉盖及其制备方法，旨在提供一种抗热震性能好、致密度高、使用寿命长、耐腐蚀性好的氧化铝质电炉盖及其制备方法。

一种氧化铝质电炉盖及其制备方法，包括如下重量百分比的组分：88均化矾土颗粒5～20％，电熔低碳棕刚玉颗粒8～35％，电熔莫来石颗粒10～25％，红柱石颗粒10～15％，电熔白刚玉细粉10～15％，α-Al₂O₃微粉3～5％，铝酸钙水泥2.5～7％，防爆纤维1～2％，增强耐热钢纤维2～4％，二氧化硅微粉2～4％，氧化铬2～5％。

本发明尤其适用于铁水兑入比例较高的电炉环境，具有良好的烧结性能、抗铁渣侵蚀性能和抗热震稳定性，在使用过程中抗剥落性能好。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、抗冲刷性能好，热震稳定性高。本发明的骨料采用刚玉和莫来石，有助于提高烧结性能和热震稳定性，改善使用过程中的抗剥落性；通过电熔莫来石颗粒和红柱石颗粒，使高温下液相均匀分布于制品中，一方面促进高温烧结，提高高温强度，从而具有较好的抗冲刷性能；另一方面，一定量液相的存在可显著提高制品的热震稳定性，防止热震作用导致产品的剥落损毁；

2、抗铁渣侵蚀性能好。通过加入氧化铬，使得氧化铬与氧化铝在高温下反应生成铝铬尖晶石，提高了电炉盖对钢渣的抗侵蚀性能，可减缓钢渣对耐材的侵蚀速率，提高了使用寿命；通过调节Al₂O₃/SiO₂比例，促进制品与铁水或铁渣反应生产CaO·6Al₂O₃和FeO·Al₂O₃尖晶石，有利于抵抗熔渣渗透侵蚀内部耐火材料；

3、体积稳定性佳。红柱石颗粒的加入，在1400℃左右开始分解为莫来石相和液相伴随体积膨胀，正好弥补在此温度下其他原料开始烧结引起的体积收缩，使制品具有较好的体积稳定性。

优选的，88均化矾土颗粒重量百分比为20％，电熔莫来石颗粒20～25％。

优选的，88均化矾土颗粒粒度8～20mm，Al₂O₃≥88wt％；电熔低碳棕刚玉颗粒3～8mm，Al₂O₃≥96wt％；电熔莫来石颗粒1～3mm，Al₂O₃≥70wt％；红柱石颗粒0～1mm，Al₂O₃≥58.5wt％；电熔白刚玉细粉粒级200目，Al₂O₃≥99wt％；α-Al₂O₃微粉粒级≤5μm，Al₂O₃≥99wt％；铝酸钙水泥中Al₂O₃≥71wt％。

优选的，88均化矾土颗粒中SiO₂5.0～6.5wt％；电熔低碳棕刚玉颗粒中SiO₂≤0.8wt％；电熔莫来石颗粒中SiO₂22～24.5wt％；红柱石颗粒中SiO₂38～40wt％；α-Al₂O₃微粉中SiO₂≤0.4wt％；电熔白刚玉细粉中SiO₂≤0.4wt％；二氧化硅微粉中SiO₂≥96wt％。

各个物料中Al₂O₃与SiO₂的含量范围选择，有助于进一步调节Al₂O₃/SiO₂至最佳配比，进一步促进制品与铁水或铁渣反应生成CaO·6Al₂O₃和FeO·Al₂O₃尖晶石，有利于抵抗熔渣渗透侵蚀内部耐火材料。

优选的，α-Al₂O₃微粉为粒度分布曲线呈双峰、低温转相温度1250～1300℃的轻烧α-Al₂O₃微粉。

本发明中所使用的轻烧α-Al₂O₃是直接购买的，购买厂家为河南铝镁耐材股份有限公司，型号为Al370双峰α-Al₂O₃粉，低温转相，转相温度为1250℃～1300℃。一方面，双峰结构提高浇注料流动性和原料之间填充性，有利于降低加水量和提高制品致密度；另一方面轻烧α-Al₂O₃微粉具有较高的活性，有利于促进高温烧结产生高温强度。

优选的，防爆纤维为溶化温度70～80℃的水溶性防爆纤维；增强耐热钢纤维为耐热钢304纤维。

优选的，水溶性防爆纤维的粒度为4mm，耐热钢304纤维的规格为：长10～60mm，直径0.2～0.6mm，长径比为50～100。

本发明还提出了一种制备氧化铝质电炉盖的方法，

先将电熔白刚玉细粉、α-Al₂O₃微粉、二氧化硅微粉和防爆纤维混合均匀，制成共磨粉；在生产时，在共磨粉中加入电熔莫来石颗粒和红柱石颗粒，搅拌混料至少3min后加入其它剩余原料，其中增强耐热钢纤维要均匀散开加入，搅拌至少8min后得到预混料；

加入上述预混料4.5～5.5wt％的水、0.5～1.0wt％的减水剂，搅拌至少3分钟后浇注成型，自然养护后脱模、干燥即可。

优选的，自然养护1天后脱模，脱模后继续养护3天；干燥时，进窑口温度不高于60℃，烘烤时间至少92h，最高烘烤温度350～600℃。

具体实施方式

下面将结合下述实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下列各实施例中所用原料的型号、规格、厂家均如说明书中所示，各个实施例中仅组分含量有改变。下表中，各个组分的重量单位为Kg。

实施例1

按照上表中的重量(单位为Kg)称取各个组分，先将电熔白刚玉细粉、α-Al₂O₃微粉、二氧化硅微粉和防爆纤维混合均匀，制成共磨粉；在生产时，在共磨粉中加入电熔莫来石颗粒和红柱石颗粒，搅拌混料至少3min后加入其它剩余原料，其中增强耐热钢纤维要均匀散开加入，搅拌至少8min后得到预混料；

加入上述预混料4.5Kg的水、1.0Kg的减水剂ADS3，搅拌8分钟后浇注成型，自然养护后脱模、干燥即可。

优选的，自然养护1天后脱模，脱模后继续养护3天；干燥时，进窑口温度60℃，烘烤时间92h，最高烘烤温度350℃。

实施例2

按照上表中的重量(单位为Kg)比称取各个组分，先将电熔白刚玉细粉、α-Al₂O₃微粉、二氧化硅微粉和防爆纤维混合均匀，制成共磨粉；在生产时，在共磨粉中加入电熔莫来石颗粒和红柱石颗粒，搅拌混料至少3min后加入其它剩余原料，其中增强耐热钢纤维要均匀散开加入，搅拌至少8min后得到预混料；

加入上述预混料5.5Kg的水、0.8Kg的减水剂ADS3，搅拌15分钟后浇注成型，自然养护后脱模、干燥即可。

优选的，自然养护1天后脱模，脱模后继续养护3天；干燥时，进窑口温度50℃，烘烤时间100h，最高烘烤温度500℃。

实施例3

加入上述预混料5.0Kg的水、0.5Kg的减水剂ADS3，搅拌10分钟后浇注成型，自然养护后脱模、干燥即可。

优选的，自然养护1天后脱模，脱模后继续养护3天；干燥时，进窑口温度40℃，烘烤时间120h，最高烘烤温度600℃。

经测试：本发明按照实施例1-3所制备的产品主要理化指标如下：Al₂O₃≥70％，SiO₂≤20％。200℃烘后体积密度≥2.8g/cm³，显气孔率(110℃×24h)≤18％，耐压强度(110℃×24h)≥80MPa，线变化率(1500℃×3h)-0.8～+0.5％。上述产品经过150吨电炉试用，铁水比例50％，使用寿命160次以上，在使用过程中稳定性好；经过50吨电炉使用，铁水比例＞70％，使用寿命80炉以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氧化铝质电炉盖及其制备方法，其特征在于：包括如下重量百分比的组分：88均化矾土颗粒5～20％，电熔低碳棕刚玉颗粒8～35％，电熔莫来石颗粒10～25％，红柱石颗粒10～15％，电熔白刚玉细粉10～15％，α-Al₂O₃微粉3～5％，铝酸钙水泥2.5～7％，防爆纤维1～2％，增强耐热钢纤维2～4％，二氧化硅微粉2～4％，氧化铬2～5％。

2.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖，其特征在于：所述88均化矾土颗粒重量百分比为20％，所述电熔莫来石颗粒20～25％。

3.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖，其特征在于：所述88均化矾土颗粒粒度8～20mm，Al₂O₃≥88wt％；所述电熔低碳棕刚玉颗粒3～8mm，Al₂O₃≥96wt％；所述电熔莫来石颗粒1～3mm，Al₂O₃≥70wt％；所述红柱石颗粒0～1mm，Al₂O₃≥58.5wt％；所述电熔白刚玉细粉粒级200目，Al₂O₃≥99wt％；所述α-Al₂O₃微粉粒级≤5μm，Al₂O₃≥99wt％；所述铝酸钙水泥中Al₂O₃≥71wt％。

4.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖，其特征在于：所述88均化矾土颗粒中SiO₂5.0～6.5wt％；所述电熔低碳棕刚玉颗粒中SiO₂≤0.8wt％；所述电熔莫来石颗粒中SiO₂22～24.5wt％；所述红柱石颗粒中SiO₂38～40wt％；所述α-Al₂O₃微粉中SiO₂≤0.4wt％；所述电熔白刚玉细粉中SiO₂≤0.4wt％；所述二氧化硅微粉中SiO₂≥96wt％。

5.根据权利要求4所述的氧化铝质电炉盖，其特征在于：所述α-Al₂O₃微粉为粒度分布曲线呈双峰、低温转相温度1250～1300℃的轻烧α-Al₂O₃微粉。

6.根据权利要求1所述的氧化铝质电炉盖，其特征在于：所述防爆纤维为溶化温度70～80℃的水溶性防爆纤维；所述增强耐热钢纤维为耐热钢304纤维。

7.根据权利要求6所述的氧化铝质电炉盖，其特征在于：所述水溶性防爆纤维的粒度为4mm，所述耐热钢304纤维的规格为：长10～60mm，直径0.2～0.6mm，长径比为50～100。

8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的氧化铝质电炉盖的方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的制备氧化铝质电炉盖的方法，其特征在于：自然养护1天后脱模，脱模后继续养护3天；干燥时，进窑口温度不高于60℃，烘烤时间至少92h，最高烘烤温度350～600℃。