CN101028978A - 炭复合砖及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭复合砖及其生产方法。该炭复合砖原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～30％，粒度3～1mm为20～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为－320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％，经配料、混碾、冷模压成型，在还原气氛下高温烧成等工艺，生产出耐压强度高、导热系数高、抗碱性能强、抗铁水溶蚀性强等性能指标优良的炭复合砖(在中小型高炉使用可用优质矾土代替部分电熔刚玉)。该炭复合砖主要应用于高炉炉底、炉缸、风铁渣口等部位，可替代进口同类产品，有显著的经济效益和社会效益。
Description
一、技术领域：本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及一种应用于高炉炉底、炉缸、风铁渣口等部位的炭复合砖及其生产方法。
二、背景技术：耐火材料的使用遍及金属冶炼、石油化工、建材和机械制造等工业领域，它是各种高炉、加热炉和均热炉等热工设备大量使用的必需材料。目前，国内外开发研制高炉炉缸部位所用炭砖的厂家较多，但是研制出性能指标优良的炭砖厂家较少，例如美国生产的NMA热压小炭砖，该小炭砖在高炉上应用后，高炉寿命明显延长，该产品的主要优点是：1)导热率较高，可以达到16w/mk(600℃)以上；2)抗碱侵蚀性能较好，达到优等(U)水平。但是，该小炭砖的性能方面还存在着缺点，主要缺点是：1)耐压强度较低(常温＜30Mpa)，以致于使抗侵蚀性、耐磨性较差；2)铁水溶蚀性较差(28.18％)；3)结构不属于微气孔砖，平均孔径为1.083μm，＜1μm孔容积的炭砖占53.4％。同时，该炭砖的生产成本较高，达3～4万元/吨。目前，国内也有厂家引进日本生产的铝炭砖用于高炉炉底炉缸部位，代替美国产品，这样以来增加了企业的不少费用。针对上述这些情况，对于各方面性能较好的耐火材料炭砖的进一步研究是很有必要的。
三、发明内容：本发明的目的在于克服现有耐火材料技术中存在的缺点，提供一种具有导热系数高，抗侵蚀性强，耐压强度高、抗铁水溶蚀性强等性能指标优良的炭复合砖及其生产方法。
本发明的技术方案是：
一种炭复合砖，以重量百分比表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～30％，粒度3～1mm为20～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
所述的炭复合砖，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～20％，粒度3～1mm为30～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
所述的炭复合砖，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为20～30％，粒度3～1mm为20～30％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
所述的炭复合砖，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为15～25％，粒度3～1mm为25～35％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
上面所述的任一项炭复合砖原料中金属硅的细度为-320目；所述石墨为磷片石墨，碳含量为95％，细度为-100目；所述SiO2的细度为-625目。
上述炭复合砖以电熔刚玉为主体原料(在中小型高炉使用可用优质矾土代替部分电熔刚玉)，电熔刚玉强度高，能够有效地提高炭复合砖的耐压强度及耐磨性，降低气孔率，提高复合砖的抗铁水侵蚀能力；在炭复合砖中加入一定量的鳞片石墨，可以提高其导热率，提高产品的抗铁水性、抗渣性、抗侵蚀性和高温使用性能。采用酚醛树脂作为结合剂，增加残碳量，提高结合能力，提高其抗碱侵蚀性。
本发明炭复合砖的一种生产方法，主要包括以下步骤：
a)、按配比称取原料，将电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾10～30分钟，即可出料；
b)、混合料用桶或塑料包装密封，睏料8～12小时，然后根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型，压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm，按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等；
c)、成型的砖坯在烘房中干燥2天以上，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成，先将砖坯从室温经24～36小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温24～30小时，再经72～96小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温72～96小时后，随炉冷却出窑。
产品出窑后，对其理化性能、表面质量和外形尺寸进行检验；将检验合格的炭复合砖按尺寸标准或合同要求进行加工；然后进行预组装和检查，检查合格后绘制预组装图，分层编号；组装图交用户和技术部门存档。
最后将产品入库、保管和发货。有关产品标志、运输、质量和证明书按GB/T10325的规定进行。
本发明的积极有益效果：
1、本发明产品具有优良的性能，主要应用于高炉炉底、炉缸、风铁渣口等部位，在中小型高炉可以替代用于高炉炉底炉缸的优质炭砖。
表1为本发明的炭复合砖与日本砖性能指标的对比试验结果，从表1可以看出本发明炭复合砖性能的突出优点如下：
(1)耐压强度高，本发明产品的耐压强度可以达到77MPa以上，完全可以满足高炉炉缸部位使用；
(2)抗铁水溶蚀性好，本发明产品的铁水溶蚀指数为0.94％，优于日本同类产品。
(3)导热系数高，优于日本同类产品。
表1 日本砖与本发明炭复合砖性能指标对比
| 项目 | 单位 | 日本砖 | 炭复合砖 |
| Al2O3 | ％ | 75.49 | 76.47 |
| C | ％ | 16.63 | 11.88 |
| 体积密度 | g/cm3 | 2.78 | 3.06 |
| 显气孔率 | ％ | 12.8 | 10.4 |
| 耐压强度 | MPa | 44 | 77 |
| 0.2MPa荷重软化开始温度 | ℃ | ＞1700 | ＞1700 |
| 铁水溶蚀指数 | ％ | 2.41 | 0.94 |
| 抗渣溶蚀率 | ％ | 2.73 | 2.52 |
| 抗氧化率 | ％ | 0.5 | 0.48 |
| 平均孔径 | μm | 0.361 | ＜0.3 |
| ＞1μm孔容积 | ％ | 67 | ＞70 |
| 抗碱后强度变化率 | U | U | |
| 导热系数 | 室温 | 18.84 | 18.99 |
| 1000℃ | 13.61 | 14.64 |
备注：日本砖为剖析太钢4350m3高炉使用的日本产品的实物指标。
2、本发明炭复合砖既有美国NMA热压小炭砖较高的导热性能(600℃，＞14W/mk)，良好的抗碱侵蚀性，达到了优等(U)的水平，同时又具有较高的耐压强度(常温＞77Mpa)，良好的耐磨性、优良的抗铁水溶蚀性(铁水溶蚀指数＜1.5％)。在生产时，采用微气孔生产工艺，炭复合砖＜1μm的孔容积＞70％，平均孔径＜0.3μm，有效的提高了产品的抗碱性、抗铁水性、抗炉渣侵蚀性，可以有效提高高炉寿命。
3、本发明有显著的经济和社会效益，有着广阔的市场
本发明的产品价格在8000元/t左右，生产成本较低，节资降耗，降低高炉造价；而美国NMA热压小碳砖价格为3～4万元/吨，按差价2.5万元/吨计算，一座高炉应用200～300吨该炭复合砖，可节约投资500～750万元，带来的经济效益是十分明显的，本发明产品能够替代进口同类产品，前景是非常可观的。
四、具体实施方式：
实施例一：一种炭复合砖及其生产方法
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10％，粒度3～1mm为40％，粒度1～0.1mm为16％，细度为-320目的电熔刚玉14％，金属硅为5％，石墨为8％，SiO2为2％，酚醛树脂为5％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾10分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料8小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经24小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温24小时，再经72小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温72小时后，随炉冷却出窑。
实施例二、一种炭复合砖及其生产方法，同实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为16％，粒度3～1mm为34％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为6％，石墨为9％，SiO2为1％，酚醛树脂为4％。
实施例三、一种炭复合砖及其生产方法，同实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为28％，粒度3～1mm为22％，粒度1～0.1mm为10％，细度为-320目的电熔刚玉18％，金属硅为8％，石墨为9％，SiO2为2％，酚醛树脂为3％。
实施例四：一种炭复合砖及其生产方法
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为20％，粒度3～1mm为30％，粒度1～0.1mm为12％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为7％，石墨为10％，SiO2为2％，酚醛树脂为3％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾30分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料12小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经30小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温28小时，再经80小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温84小时后，随炉冷却出窑。
实施例五：一种炭复合砖及其生产方法，同实施例四基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为13％，粒度3～1mm为37％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉14％，金属硅为5％，石墨为12％，SiO2为1％，酚醛树脂为4％。
实施例六：一种炭复合砖及其生产方法，同实施例四基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为18％，粒度3～1mm为32％，粒度1～0.1mm为15％，细度为-320目的电熔刚玉15％，金属硅为6％，石墨为8％，SiO2为1％，酚醛树脂为5％。
实施例七：一种炭复合砖及其生产方法
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为30％，粒度3～1mm为20％，粒度1～0.1mm为10％，细度为-320目的电熔刚玉18％，金属硅为10％，石墨为8％，SiO2为1％，酚醛树脂为3％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾20分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料10小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经36小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温30小时，再经96小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温96小时后，随炉冷却出窑。
实施例八：一种炭复合砖及其生产方法，同实施例七基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为23％，粒度3～1mm为27％，粒度1～0.1mm为12％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为7％，石墨为8％，SiO2为3％，酚醛树脂为4％。
实施例九：一种炭复合砖及其生产方法，同实施例七基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为26％，粒度3～1mm为24％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为5％，石墨为10％，SiO2为2％，酚醛树脂为3％。
实施例十：一种炭复合砖及其生产方法
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为15％，粒度3～1mm为30％，粒度1～0.1mm为12％，细度为-320目的电熔刚玉15％，金属硅为8％，石墨为12％，SiO2为4％，酚醛树脂为4％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾25分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料12小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经32小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温28小时，再经90小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温80小时后，随炉冷却出窑。
实施例十一：一种炭复合砖及其生产方法，同实施例十基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为25％，粒度3～1mm为25％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为6％，石墨为8％，SiO2为3％，酚醛树脂为3％。
实施例十二：一种炭复合砖及其生产方法，同实施例十基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为22％，粒度3～1mm为27％，粒度1～0.1mm为13％，细度为-320目的电熔刚玉14％，金属硅为6％，石墨为14％，SiO为1％，酚醛树脂为3％。
Claims (8)
1.一种炭复合砖，其特征是：以重量百分比表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～30％，粒度3～1mm为20～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
2.根据权利要求1所述的炭复合砖，其特征是：所述原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～20％，粒度3～1mm为30～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
3.根据权利要求1所述的炭复合砖，其特征是：所述原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为20～30％，粒度3～1mm为20～30％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
4.根据权利要求1所述的炭复合砖，其特征是：所述原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为15～25％，粒度3～1mm为25～35％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的炭复合砖，其特征是：所述金属硅的细度为-320目。
6.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的炭复合砖，其特征是：所述石墨为磷片石墨，碳含量为95％，细度为-100目。
7.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的炭复合砖，其特征是：所述SiO2的细度为-625目。
8.一种权利要求1～4中任一项所述炭复合砖的生产方法，主要包括以下步骤：
a)、根据权利要求1～4按配比称取原料，将电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾10～30分钟；
b)、混合料睏料8～12小时，然后冷模压成型；
c)、成型的砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成，先将砖坯从室温经24～36小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温24～30小时，再经72～96小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温72～96小时，最后随炉冷却出窑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200424 Address after: Bei Shan Kou Zhen Dong men Cun, Gongyi City, Zhengzhou City, Henan Province Patentee after: Gongyi No.5 refractory Co., Ltd Address before: 451200. Southern suburbs of Henan City, Gongyi Province Patentee before: GONGYI NO.5 REFRACTORY MATERIALS GENERAL FACTORY |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Carbon composite brick and its production method Effective date of registration: 20210629 Granted publication date: 20090610 Pledgee: Henan Gongyi Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Gongyi No.5 refractory Co.,Ltd. Registration number: Y2021980005562 |