本發明涉及耐火材料技術領域，特別是一種高性能電爐蓋及其制備方法。
背景技術：
煉鋼生產中常用的煉鋼設備是煉鋼電弧爐，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節。
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，硅磚質輕、強度高、抗熱震性好、蠕變效率低，得到了廣泛應用；隨著電爐煉鋼技術的進步，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合澆筑成型；中國專利200710052640.7公布一種氧化鋁質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合澆筑成型。上述專利技術在鐵水兌入比例較低的煉鋼作業中，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。另外高鋁質耐材脆性大、抗熱震性差，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。
技術實現要素：
本發明提出一種高性能電爐蓋，旨在提供一種解決傳統剛玉剛度大脆性大，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電爐蓋及其制備方法。
一種高性能電爐蓋，包括如下重量百分比的組分：鋯剛玉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%。
本發明尤其適用于鐵水兌入比例較高的電爐環境，具有良好的燒結性能、抗鐵渣侵蝕性能和抗熱震穩定性，在使用過程中抗剝落性能好。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
1、抗沖刷性能好，抗熱震性高。本發明的骨料采用鋯剛玉和板狀剛玉，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，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品的剝落損毀；通過引入fe3si粉和β塞隆粉，可以解決傳統剛玉質脆性大，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；通過調節al2o3/sio2比例，促進制品與鐵水或鐵渣反應生產cao·6al2o3和feo·al2o3尖晶石，有利于抵抗熔渣滲透侵蝕內部耐火材料。
3、體積穩定性佳。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明的體系（紅柱石膨脹溫度較早），使制品具有較好的體積穩定性；外加劑的引入可以獲得更好的施工性能，遠勝過傳統的外加劑。
優選的，鋯剛玉顆粒重量百分比為20％，電熔莫來石顆粒8～12％。
優選的，鋯剛玉顆粒粒度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，有助于進一步調節al2o3/sio2至最佳配比，進一步促進制品與鐵水或鐵渣反應生成cao·6al2o3和feo·al2o3尖晶石，有利于抵抗熔渣滲透侵蝕內部耐火材料。
優選的，外加劑為三聚氰胺、賽克-f、和羧甲基纖維素3種。
本發明中所使用的鋁酸鹽水泥，含有預合成尖晶石，有利于促進高溫電爐蓋的抗侵蝕性能。
優選的，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的變化在高溫使用過程中都會嚴重影響產品的使用性能，都會大大影響本產品的發明效果，導致電爐蓋收縮大或剛性大進而壽命縮短。
具體實施方式
下面將結合下述實施例對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1
鋯剛玉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后得到預混料；加入適量的水，攪拌3分鐘后澆注成型，自然養護后脫模、干燥即可。
優選的，自然養護1天后脫模，脫模后繼續養護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
鋯剛玉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后得到預混料；加入適量的水，攪拌3分鐘后澆注成型，自然養護后脫模、干燥即可。
優選的，自然養護1天后脫模，脫模后繼續養護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
鋯剛玉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后得到預混料；加入適量的水，攪拌3分鐘后澆注成型，自然養護后脫模、干燥即可。
優選的，自然養護1天后脫模，脫模后繼續養護3天；干燥時，進窯口溫度40℃，烘烤時間120h，最高烘烤溫度1200℃。
經測試：本發明按照實施例1-3所制備的產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％。上述產品經過300噸電爐試用，鐵水比例70％，使用壽命160次以上，在使用過程中穩定性好；經過100噸電爐使用，鐵水比例＞80％，使用壽命100爐以上。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。