CN101033145B - 一种用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥，该胶泥包括石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂，并按比例混合而成，石墨为40％-60％；防氧化剂为1％-5％；结合剂为30％-50％；固化剂为1％-5％。由于石墨材料具有很高的导热性能，在高温下与熔融金属润湿角大的特点，因而使得胶泥具有较高导热性及良好的抗侵蚀性能，本发明的胶泥不但具有较高的导热性，而且还克服了传统的石墨胶泥存在常温条件下不固化且没有强度、不利于快速施工的缺点，能在不同温度下的粘接石墨砖。为高导热性石墨砖作为炉衬在高炉中的应用提供了有效的保障。

Description

一种用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥

技术领域

本发明涉及不定型耐火材料，更具体地指一种用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥，该胶泥主要用于砌筑高炉炉身内衬的石墨砖。

背景技术

高炉是冶金行业必不可少的大型冶炼设备，目前传统用来炼铁的高炉炉身的内衬耐火材料大多采用硅酸铝系和炭化硅砖，业内人士知道硅酸铝系和炭化硅砖虽然强度较高但两者的导热性能较差，碳化硅砖的导热系数在13-15W/m·K，硅酸铝系砖的导热系数则更低，约为2W/m·K，这类内衬砖是作为高炉炉内工作表面，由于其导热系数低，很难通过埋设在砖衬内冷却设备将高炉炉内工作表面的热量带走，不利于降低高炉炉衬表面温度的效果，由此极易造成高炉内的物料对炉衬的化学侵蚀，也不利于高炉炉内的熔融物在炉衬表面凝固并形成渣皮，形成炉衬的保护层，最终影响高炉的寿命。传统用于砌筑硅酸铝系和碳化硅砖或自焙碳砖的胶泥也存在导热系数低、或常温(20℃)不固化、或高温无强度、或低温强度低，即无法同时满足在低中高不同温度条件下具有较高粘接强度的要求，对高炉提高强制冷却能力，制约了增加产量和延长高炉寿命。

于是本申请人提出了将石墨砖用于作为高炉的内衬，因为石墨所具有的导热性远远高于前述两种材料，其导热系数在130W/m·K，高炉炉身使用石墨砖作为内衬时，利用石墨砖的导热性远远大于硅酸铝系和炭化硅砖的特点，能把石墨砖面向高炉炉内工作表面的热量，通过埋设在砖衬中的冷却设备带走，从而达到降低炉衬工作表面温度的效果，延缓高炉物料对炉衬的化学侵蚀，也有利于高炉炉内的熔融物在炉衬表面凝固并形成渣皮，成为炉衬的保护层，最终达到保护高炉炉衬实现长寿命的目的。

同样，对于砌筑石墨砖也需要有相应的胶泥，为了砌筑这种石墨砖，需要有导热性能好、在不同温度下的粘接石墨砖强度高的石墨质胶泥。现有的类似石墨质胶泥其导热性能较差，只有5-8W/m·K，而且常温条件下不固化，没有强度，不利于快速施工，从根本上限制了高导热性石墨砖作为炉衬在高炉中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥，该胶泥能作为粘接石墨砖的胶合料，具有很高的导热性，可作为不同温度下的粘接石墨砖的高强度石墨质胶泥。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该胶泥包括石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂，以重量计，石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂按如下比例进行混合：

石墨为40％-60％；

防氧化剂为1％-5％；

结合剂为30％-50％；

固化剂为1％-5％；

结合剂采用高固含量的树脂结合剂，通过化学改性将树脂中的酚羟基和亚甲基进行保护；

固化剂采用酸性固化剂，在15-20℃的温度下，固化剂与树脂中的官能团形成次甲基键或二苄基醚，反应过程释放出热量，使树脂固化。

所述的防氧化剂选用防氧化金属硅。

在本发明的上述技术方案中，该胶泥包括石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂，并按上述比例混合而成，由于石墨材料具有很高的导热性能，在高温下与熔融金属润湿角大的特点，因而使得胶泥具有较高导热性及良好的抗侵蚀性能；同时加入抗氧化剂金属硅，则能改善石墨材料在高温下易氧化的缺点，而结合剂采用高固含量树脂类结合剂，通过化学改性的方法将树脂中的酚羟基和亚甲基进行保护，从而增强胶泥的粘结性能和耐高温性能，树脂的高固含量也保证了胶泥的常温强度；酸性固化剂能在低温下与树脂中的官能团形成次甲基键或二苄基醚，反应过程释放出热量，使树脂固化。因此本发明的胶泥不但具有较高的导热性，而且还克服了传统的石墨胶泥存在常温条件下不固化且没有强度、不利于快速施工的缺点，能在不同温度下的粘接石墨砖。为高导热性石墨砖作为炉衬在高炉中的应用提供了有效的保障。

具体实施方式

根据对高炉石墨质炉衬工作状态的温度场模拟计算，石墨砖及胶泥的实际使用温度范围主要在150-800℃之间。由于高炉的炉身采用了石墨砖来砌筑，为了砌筑石墨砖和适应这种，使整个砌体结构达到设计的要求，我们所设计出的胶泥必须具有导热系数高，常温(20℃)能固化、不同温度条件下具有较高的粘接强度，尤其是在110-800℃温度区间热态强度高的石墨胶泥。因此在本发明中，以重量计，胶泥由石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂按比例混合而成。其中，石墨为40％-60％，防氧化剂为1％-5％，结合剂为30％-50％，固化剂为1％-5％。防氧化剂选用了防氧化金属硅，结合剂选用了树脂结合剂，固化剂选用了酸性固化剂。我们充分利用石墨材料所具有的高导热性能，在高温下与熔融金属润湿角大的特点，使胶泥具有较高导热性及良好的抗侵蚀性能。同时加入抗氧化剂，改善石墨材料在高温下易氧化的缺点；结合剂采用了高固含量树脂类结合剂，通过化学改性的方法将树脂中的酚羟基和亚甲基进行保护，从而增强胶泥的粘结性能和耐高温性能，树脂的高固含量保证了胶泥的常温强度；固化剂采用了酸类固化剂，在低温下(15-20℃)，固化剂与树脂中的官能团形成次甲基键或二苄基醚，反应过程释放出热量，使树脂固化。

实施例1

在该实施例中，以重量计，该胶泥的各成份所占比例分别为：

石墨为48％，防氧化剂金属硅为3％，树脂结合剂47％，酸性固化剂2％。

根据这样的比例混合而成的石墨胶泥的导热系数达到16.18W/m·K，其余的所有参数经过测试，其结果见下表1，

表1

实施例2

在该实施例中，以重量计，该胶泥所占比例分别为：

石墨为52％，防氧化剂金属硅为3％，树脂结合剂为42％，酸性固化剂为3％。

根据这样的比例混合而成的石墨胶泥的导热系数达到17.32W/m·K，其余的参数经过测试，其结果见下表2，

表2

实施例3

在该实施例中，以重量计，该胶泥的各成份所占比例分别为：

石墨为43％，防氧化剂金属硅为3％，树脂结合剂为50％，酸性固化剂为4％。

根据这样的比例混合而成的石墨胶泥的导热系数达到13.67w/m·k，其余的参数经过测试，其结果见下表3，

表3

依本发明上述各实施例所制作的石墨胶适用于砌筑高炉炉身石墨砖之间的粘接，该胶泥由于具有导热系数高，常温(20℃)能固化并产生强度有利于施工、110-800℃温度区间热态强度高的特点，从而使这种石墨质胶泥能在常温到高温的不同温度条件下，连续保持石墨砖砌体整体强度和整体高导热，使石墨炉衬在高炉高温区段的长期使用过程中，持续保持炉衬结构的结构稳定性，也有利于提高炉衬的冷却能力。对进一步强化冶炼，增加产量，延长高炉寿命十分有利。

这种胶泥不但能用于全石墨砖的砌筑，也可以用于一般炭砖、半石墨化炭砖的砌筑。

Claims (2)

1.一种用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥，

其特征在于，

该胶泥包括石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂，以重量计，石墨、防氧化剂、结合剂、固化剂按如下比例进行混合：

石墨      40％-60％；

防氧化剂  1％-5％；

结合剂    30％-50％；

固化剂    1％-5％；

结合剂采用高固含量的树脂结合剂，通过化学改性将树脂中的酚羟基和亚甲基进行保护；

固化剂采用酸性固化剂，在15-20℃的温度下，固化剂与树脂中的官能团形成次甲基键或二苄基醚，反应过程释放出热量，使树脂固化。

2.如权利要求1所述的用于砌筑高炉炉身石墨砖的胶泥，

其特征在于：

所述的防氧化剂选用防氧化金属硅。