本发明涉及耐火材料技术领域，特别是一种刚玉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、抗热震性好、蠕变效率低，得到了广泛应用；随着电炉炼钢技术的进步，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，高铝质耐材为两性耐火材料，因此容易受到铁水渣的侵蚀。另外高铝质耐材脆性大、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。
技术实现要素：
本发明提出一种刚玉质电炉盖，旨在提供一种解决传统刚玉刚度大脆性大，塑形差的缺陷，提供一种抗侵蚀性好，塑形好，抗热震性能好、致密度高、使用寿命长、耐腐蚀性好的刚玉质电炉盖及其制备方法。
一种刚玉质电炉盖，包括如下重量百分比的组分：白刚玉18～33％，板状刚玉颗粒15～25％，电熔莫来石颗粒8～12％，硅线石颗粒3～6％，锌铬尖晶石粉3～8％，铝酸钙水泥8～15％，α-al2o3微粉2～6％，fe3si粉5～8％，β塞隆粉4～6％，外加剂0.4-0.6%。
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，抗热震性高。本发明的骨料采用白刚玉和板状刚玉，有助于提高抗侵蚀性能和抗侵蚀性，改善使用过程中的抗剥落性；通过电熔莫来石颗粒和硅线石颗粒，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抗热震性，防止热震作用导致产品的剥落损毁；通过引入fe3si粉和β塞隆粉，可以解决传统刚玉质脆性大，韧性差，导热性差的缺陷。
2、抗铁渣侵蚀性能好。通过加入铝酸钙水泥和α-al2o3微粉，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。硅线石颗粒的加入，在1500℃左右开始分解为莫来石相和液相伴随体积膨胀，比红柱石更适合本发明的体系（红柱石膨胀温度较早），使制品具有较好的体积稳定性。
优选的，白刚玉颗粒重量百分比为20％，电熔莫来石颗粒8～12％。
优选的，白刚玉颗粒粒度8～20mm，al2o3≥99wt％；板状刚玉颗粒3～8mm，al2o3≥98wt％；电熔莫来石颗粒1～3mm，al2o3≥70wt％；硅线石颗粒0～1mm，al2o3≥59.5wt％；锌铬尖晶石粉粒级320目，al2o3≥99wt％；α-al2o3微粉粒级3μm，al2o3≥99wt％；铝酸钙水泥中al2o3≥80wt％。
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，外加剂为三聚氰胺、赛克-f、和羧甲基纤维素3种。
本发明中所使用的铝酸盐水泥，含有预合成尖晶石，有利于促进高温电炉盖的抗侵蚀性能。
优选的，赛克-f的二氧化硅重量含量60-80%，氧化铝含量为10-30%。
优选的，β塞隆纯度≥90wt％且≤98wt％，fe3si纯度≥90wt％且≤99wt％；大于或小于这个范围，里面游离的成分和杂质的变化在高温使用过程中都会严重影响产品的使用性能，都会大大影响本产品的发明效果，导致电炉盖收缩大或刚性大进而寿命缩短。
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。
实施例1
白刚玉30％，板状刚玉颗粒25％，电熔莫来石颗粒12％，硅线石颗粒3％，锌铬尖晶石粉8％，铝酸钙水泥8％，α-al2o3微粉3％，fe3si粉5％，β塞隆粉6％，外加剂0.4%。
按照上面中的重量比例称取各个组分，先将锌铬尖晶石粉，铝酸钙水泥，α-al2o3微粉，fe3si粉，β塞隆粉，制成共磨粉；在生产时，在共磨粉中加入板状刚玉颗粒，电熔莫来石颗粒，硅线石颗粒，搅拌混料2min后加入其它剩余原料，搅拌6min后得到预混料；加入适量的水，搅拌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30℃，烘烤时间80h，最高烘烤温度300℃。
实施例2
白刚玉33％，板状刚玉颗粒22％，电熔莫来石颗粒12％，硅线石颗粒3％，锌铬尖晶石粉8％，铝酸钙水泥8％，α-al2o3微粉3％，fe3si粉6％，β塞隆粉5％，外加剂0.5%。
按照上面中的重量比例称取各个组分，先将锌铬尖晶石粉，铝酸钙水泥，α-al2o3微粉，fe3si粉，β塞隆粉，制成共磨粉；在生产时，在共磨粉中加入板状刚玉颗粒，电熔莫来石颗粒，硅线石颗粒，搅拌混料2min后加入其它剩余原料，搅拌6min后得到预混料；加入适量的水，搅拌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30℃，烘烤时间80h，最高烘烤温度600℃。
实施例3
白刚玉27％，板状刚玉颗粒25％，电熔莫来石颗粒12％，硅线石颗粒3％，锌铬尖晶石粉8％，铝酸钙水泥8％，α-al2o3微粉3％，fe3si粉8％，β塞隆粉6％，外加剂0.6%。
按照上面中的重量比例称取各个组分，先将锌铬尖晶石粉，铝酸钙水泥，α-al2o3微粉，fe3si粉，β塞隆粉，制成共磨粉；在生产时，在共磨粉中加入板状刚玉颗粒，电熔莫来石颗粒，硅线石颗粒，搅拌混料2min后加入其它剩余原料，搅拌6min后得到预混料；加入适量的水，搅拌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40℃，烘烤时间120h，最高烘烤温度1200℃。
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≥60％，sio2≤10％。200℃烘后体积密度≥2.7g/cm3，显气孔率(110℃×24h)≤15％，耐压强度(110℃×24h)≥100mpa，线变化率(1500℃×3h)-0.5～+0.5％。上述产品经过300吨电炉试用，铁水比例70％，使用寿命160次以上，在使用过程中稳定性好；经过100吨电炉使用，铁水比例＞80％，使用寿命100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。