電爐煉鋼已發(fā)展成為煉鋼的主要方法之一。電爐爐蓋在使用過程中經常處于高溫、熔渣侵蝕和急冷急熱的狀態(tài)下，電極孔周圍的工作條件更為苛刻。鋼纖維增強澆注料具有抗熱震穩(wěn)定性及抗高溫熔體侵蝕性優(yōu)異、高溫體積穩(wěn)定性及高溫結構強度好等特點。

試制過程原料

以特級礬土熟料和燒結剛玉為骨料和摻合料，鋁酸鈣水泥為結合劑，外加少量減水劑和一定比例的耐熱鋼纖維。主要原料的理化性能見表1。

表1主要原料的化學成分/%

鋁酸鈣水泥的物理性能：初凝2h 55min，終凝5h 38min；凈漿強度3d 74.58MPa，7d 80.16MPa；細度<0.1mm 99.30 %；耐火度1710-1730℃。

澆注料的性能研究

鋁酸鈣水泥對澆注料性能的影響鋁酸鈣水泥質量的優(yōu)劣直接影響澆注料的性能。如用同一牌號的新、舊(存放1年以上)水泥作結合劑配制的澆注料，使用效果大不一樣。用新水泥配制的澆注料流動性好，強度高，且無減水劑析出的現(xiàn)象。而用舊水泥配制的澆注料，干燥后耐壓強度及抗折強度分別比前者下降58.1%和40.3%。且流動性差，凝結快。由此可見，水泥本身的性能對澆注料的物理性能有很大影響。

減水劑對高鋁澆注料的影響：在保證澆注料和易性的條件下，應盡量減少用水量。當加水量過大時，加熱后水分逸出，空隙增多，結構疏松，導致施工體強度下降，線變化率增大。

用水量和溫度不同，鋁酸鈣水泥水化后的產物也不同。用水量過多時水化反應雖能生成CAH₁₀，但水化產物的晶型轉變過程為CAH₁₀—C₂AH₈—C₃AH₆和A·aq—AH₃。CAH₁₀和C₂AH₈為介穩(wěn)相，有較高的強度，易轉變?yōu)榉�(wěn)定的C₃AH₆和AH₃晶體，強度隨后降低。沒有或僅有極少量的鋁膠生成；當用水量少時，水化反應就會產生較多的非晶質鋁膠(AH₃)及C₃AH₆。澆注料在烘干過程中不存在CAH₁₀轉化為C₃AH₆的反應，即不出現(xiàn)晶型轉化和空隙增多而造成的強度下降。所以用水量少，烘干強度相應提高。同時由于水灰比小，部分水泥在養(yǎng)護時未充分水化，在烘干和加過程中，H₂0或OH^-進入(或透過水泥顆粒周圍形成的絨毛狀的鋁膠)鋁酸鈣礦物結構中，形成水化鋁酸鈣。由于鋁膠包裹水泥顆粒與針狀或板狀水化鋁酸鈣交錯生長，相互連接，從而提高了強度，填充了孔隙，使結構致密。

為降低水灰比，提高澆注料的致密度和強度，在澆注料中加入水泥用量為0.6%~1.0%的減水劑，加水量比原來減少了15.5%~18.2%。

耐熱鋼纖維對澆注料的影響

澆注料中加入鋼纖維可提高抗應力一應變能力，提高韌性、熱震穩(wěn)定性、抗開裂及抗剝落性。減小養(yǎng)護、干燥后及熱處理后的收縮，延長了鋼纖增強維澆注料的使用壽命。

本試驗加入直徑Φ0.6mm，長30~40mm的耐熱鋼纖維1.5%~4.0%。中溫強度明顯提高，在1000℃加熱3h后，其耐壓強度比未加鋼纖維的試樣提高67.7%，抗折強度提高22.7%。由于澆注料在低溫和高溫時以水硬產物及陶瓷結合取得強度，在中溫時由于水化產物脫水已失去強度，而陶瓷結合此時還未形成，因此加入鋼纖維來提高中溫強度是非常必要的。

澆注料燒后線變化率測定結果表明，澆注料中加入鋼纖維減少了其加熱后的殘余收縮。

對澆注料進行熱震試驗，經31次循環(huán)后剝落僅為原試樣長度的0.87%~2.60%。澆注料的理化性能：Al₂0₃ 83.48%，SiO₂ 9.62%，熱處理后體積密度2.89~2.90 g·cm^-3，110℃，24 h、1500℃，3 h熱處理后抗折強度分別為 20.0~20.4 MPa、21.0~29.4 MPa ，110℃，24 h、1500℃，3 h熱處理后耐壓強度分別為83.1 MPa、142.5 ~ 160.0 MPa，1500℃，3h熱處理后線變化率為-0.1%~﹢0.1%，耐火度＞1790℃。

應用：過去由于各種條件限制，10t電爐每天煉鋼1~3爐，爐蓋平均使用壽命33爐。將該澆注料在10 t電爐爐蓋(Φ3.8m)電極孔(Φ420 mm)區(qū)域使用。電爐爐蓋采用環(huán)形砌筑，先用Ⅰ等高鋁磚干砌13圈，然后在每兩個電極孔中間濕砌(加火泥)8層。在冶煉過程中除因加料時斷電外，還時常因電力供應不足而停爐(最長時間達9 h50 min)，且冶煉鋼種混雜，爐蓋在使用14爐時，耐火磚已剝落約1/3的厚度，而澆注料則完好如故；使用25爐后耐火磚約剝落1/2，澆注料的剝落還不明顯；使用38爐后，因耐火磚嚴重剝落而停止使用。取樣測得電極孔澆注料殘余厚度160 ~180 mm，耐火磚殘余厚度50~80mm，剝落嚴重處的耐火磚僅余45~50mm。據該單位操作工反應，過去電爐爐蓋平均使用壽命33爐，但不到20爐電極孔區(qū)域就開始“跑火”，不得不采用磚和鎂砂加鹵水修補。而試驗爐蓋電極孔周圍一直完好無損，其性能明顯好于Ⅰ等高鋁磚，爐蓋使用壽命較原來提高15%以上。鋼纖維增強澆注料具有耐熱震性好，烘烤和使用過程中無開裂、剝落現(xiàn)象；而且耐高溫熔體侵蝕性好和高溫體積穩(wěn)定性好。