爐蓋用耐火材料的發(fā)展趨勢是:磚一預制塊一整體澆筑。
(1)硅磚磚砌爐蓋。20世紀50年代電爐蓋使用硅磚砌筑,其相對密度為2.37~2.39,質(zhì)輕價廉,具有良好的高溫結(jié)構(gòu)強度和抗蠕變性能。全硅質(zhì)爐蓋磚用于30t電爐,最高壽命約80次,用于100t大型電爐,壽命為25~35次。60年代后期,電爐煉鋼開始推廣吹氧技術(shù),煉鋼操作進一步強化。這種酸性硅磚爐蓋不適應堿性冶煉,且冶煉溫度已高出硅磚的溫度,高溫下熔融后的SiOz產(chǎn)生連續(xù)性的熔滴現(xiàn)象,導致爐渣堿度降低,影響冶煉作業(yè),因而開發(fā)使用了性能更好的高鋁磚。
(2)高鋁磚爐蓋。高鋁磚砌筑電爐爐蓋始于20世紀50年代末。當時采用高鋁磚爐蓋比硅磚爐蓋壽命提高4倍。燒成高鋁磚和磷酸鹽結(jié)合的不燒高鋁磚以及燒成莫來石磚或不燒磷酸鹽結(jié)合莫來石磚,它們的共性是抗熱震性優(yōu)良。60年代初爐蓋的壽命已達200爐左右。
(3)采用高鋁磚砌筑爐蓋,特殊需要部位也用板狀剛玉磚,但價格昂貴,約為硅磚的10倍,高鋁磚的3~4倍。為減緩爐蓋熱應力破壞作用,采用燒成高鋁磚與不燒磷酸鹽結(jié)合高鋁磚相間砌筑取得良好的使用效果。有的在高功率(HP)電爐蓋,主要使用高鋁磚和化學結(jié)合鎂鉻磚綜合砌筑電爐蓋。超高功率(UHP)電爐蓋則使用莫來石剛玉磚,該磚主要特征是熱穩(wěn)定性好,抗高溫荷載變形能力強,這正好滿足了爐蓋用耐火材料的要求,MK一80號莫來石剛玉磚,是以電熔剛玉和電熔莫來石顆粒強化結(jié)構(gòu)的制品。用于50t超高功率電爐蓋上,冶煉不銹鋼和軸承鋼使用壽命比鎂鉻磚爐頂提高25%~35%。采用電熔剛玉和氧化硅合成原料生產(chǎn)的莫來石剛玉磚。用于電爐蓋中心部位,不用中修壽命可達180~220爐,比同期使用的鎂鉻磚壽命提高l~1.5倍。莫來石剛玉磚用于爐蓋三角區(qū)的壽命200~265爐,若用剛玉磚其壽命則可提高至300~350爐次。在使用過程中,莫來石剛玉磚在1600~1700℃高溫下與煙塵相互作用形成低熔點礦相導致耐火材料損毀。提高制品的性能宜采用高純原料,以增強直接、結(jié)合程度。
(4)整體澆筑爐蓋。20世紀60年代,我國電爐蓋三角區(qū)已運用了耐火預制塊,主要材質(zhì)有剛玉質(zhì)、鉻剛玉質(zhì)、高鋁質(zhì)、莫來石質(zhì)等。耐火預制塊因整體性和抗侵蝕性較好,砌筑施工簡便、施工質(zhì)量相對有保證,使電爐蓋整體質(zhì)量有了很大提高。一般超高功率電爐蓋三角區(qū)采用剛玉(鉻剛玉)質(zhì)預制件。太湖耐火材料公司生產(chǎn)的制品,主要采用電熔白剛玉或致密剛玉,臨界顆粒為5mm,以氧化鋁水泥作結(jié)合劑。為提高剛玉制品燒結(jié)性能,加入了一定量超細粉和外加劑。鉻剛玉制品則加入部分優(yōu)質(zhì)氧化鉻粉或鉻剛玉粉,以提高高溫使用過程中渣的黏度,減薄熔渣滲透層,改善制品的抗渣蝕性。太耐剛玉與鉻剛玉質(zhì)預制塊用于超高功率電爐蓋三角區(qū),壽命均在150爐左右。剛玉澆筑料的主要原料為剛玉,以電熔純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑。為提高澆筑料中溫強度和改善其流動性,加入部分a—A1203,超細粉,其比表面積為6.8㎡/g。為增加水泥的分散性,減少澆筑料加水量,加入有機減水劑,外加水量5.5%。經(jīng)1500,5h煅燒的試樣,在顯微鏡下觀察制品組織結(jié)構(gòu)致密,顆粒分布均勻,基質(zhì)相中細顆粒周圍為微粉包圍,具有良好的耐堿蒸汽侵蝕性,抗剝落和足夠的中溫強度,該澆筑料用于超高功率電爐三角區(qū),使用壽命最高為117爐,最短92爐,平均使用壽命103爐,達到了鋼廠的技術(shù)要求,取代了進口產(chǎn)品。