CN103242050A - 炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法，高导热炭砖的原料包括主料和结合剂；主料的质量百分比为：电锻煤30-80wt%、天然鳞片石墨5-20wt%、人造石墨5-40wt%、单质硅粉2-8wt%、氧化铝微粉3-8wt%；外加上述主料8-20wt%的结合剂，结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为钼改性酚醛树脂、镍改性酚醛树脂或二茂化铁改性酚醛树脂。本发明提供的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法，可有效提高炼铁高炉用炭砖的导热性能，其600℃的导热系数大于30W/(m·K)，延长炭砖的使用寿命。

Description

炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

近年来高炉炉缸、炉底的工作条件变得极其恶劣，侵蚀、破损的速度十分迅速，炉缸和炉底储存着炽热的铁水，修补异常困难，因而如何提高高炉炉缸、炉底的炉衬寿命成为冶金工作者共同的课题。高炉炉缸、炉底用炭砖耐火材料损毁主要有以下几方面：铁水的渗透、溶蚀和冲刷，碱金属侵蚀，热应力破坏，氧化熔蚀，CO分解产生碳C沉积等。

炭砖的制造方法一般是以电锻无烟煤作骨料，加入天然鳞片石墨或人造石墨来提高导热性，加入硅粉来提高微孔化率，同时加入陶瓷相如刚玉等提高其抗侵蚀性，以煤焦油沥青（酚醛树脂）作为结合剂经配料、混辗、模压或振动成型后埋炭焙烧而成。当采用树脂作结合剂时，因其碳化后的碳结构为非晶态的玻璃碳，其导热系数小，并且残炭少，因而大大削弱了炭砖的导热性能。若炭砖的导热性能差，在其使用过程中，不易在炭砖表面形成凝固的渣铁保护层，会使铁水对炭砖的冲刷更严重，同时加剧了热应力对炭砖的破坏。因此提高炼铁高炉用炭砖的导热性能变得十分重要。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法，制得炭砖的导热系数大于30W/(m·K)。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，其特征在于：所述高导热炭砖的原料包括主料和结合剂；

所述主料的质量百分比为：电锻煤30-80wt%、天然鳞片石墨5-20wt%、人造石墨5-40wt%、单质硅粉2-8wt%、氧化铝微粉3-8wt%；

外加上述主料8-20wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为钼改性酚醛树脂、镍改性酚醛树脂或二茂化铁改性酚醛树脂。

所述高导热炭砖的制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1200-1400℃条件下烧成。

所述结合剂为占主料8-20wt%改性树脂和0-12wt%树脂。

所述电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的10-25wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的10-35wt%，粒度≤1mm的占主料的10-20wt%；

所述人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的1-10wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的2-20wt%，粒度≤0.088mm的占主料的2-20wt%；其中粒度≤0.088mm的人造石墨即为人造石墨细粉。

所述天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm。

所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖。

有益效果：本发明提供的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖及其制备方法，由于采用上述技术方案，结合剂中采用改性树脂，具有良好力学性能、耐热性能，本发明可有效提高炭砖的导热性能，其600℃的导热系数大于30W/(m·K)，延长炭砖的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作更进一步的说明。

实施例1

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖，原料包括主料和结合剂；

主料的质量百分比为：电锻煤30wt%、天然鳞片石墨20wt%、人造石墨40wt%、单质硅粉5wt%、氧化铝微粉5wt%；

其中，电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的10wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的10wt%，粒度≤1mm的占主料的10wt%；

人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的10wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的10wt%，粒度≤0.088mm的占主料的20wt%；

天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm；

结合剂：外加上述主料20wt%的结合剂，所述结合剂为改性酚醛树脂，所述的改性树脂为二茂化铁改性酚醛树脂。

制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1200-1300℃条件下烧成。

本实施例所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖经检测，导热系数（600℃）为45（W/m·K）。

实施例2

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖，原料包括主料和结合剂；

主料的质量百分比为：电锻煤40wt%、天然鳞片石墨15wt%、人造石墨30wt%、单质硅粉8wt%、氧化铝微粉7wt%；

其中，电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的15wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的15wt%，粒度≤1mm的占主料的10wt%；

人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的5wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的15wt%，粒度≤0.088mm的占主料的10wt%；

天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm

结合剂：外加上述主料20wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为镍改性酚醛树脂。所述结合剂为占主料8wt%改性树脂和12wt%树脂。

制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1300-1400℃条件下烧成。

本实施例所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖经检测，导热系数（600℃）为39（W/m·K）。

实施例3

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖，原料包括主料和结合剂；

主料的质量百分比为：电锻煤50wt%、天然鳞片石墨10wt%、人造石墨35wt%、单质硅粉2wt%、氧化铝微粉3wt%；

其中，电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的20wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的20wt%，粒度≤1mm的占主料的10wt%；

人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的5wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的10wt%，粒度≤0.088mm的占主料的20wt%；

天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm；

结合剂：外加上述主料15wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为二茂化铁改性酚醛树脂。所述结合剂为占主料10wt%改性树脂和5wt%树脂。

制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1200-1300℃条件下烧成。

本实施例所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖经检测，导热系数（600℃）为50（W/m·K）。

实施例4

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖，原料包括主料和结合剂；

主料的质量百分比为：电锻煤60wt%、天然鳞片石墨5wt%、人造石墨20wt%、单质硅粉7wt%、氧化铝微粉8wt%；

其中，电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的20wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的20wt%，粒度≤1mm的占主料的20wt%；

人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的4wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的8wt%，粒度≤0.088mm的占主料的8wt%；

天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm；

结合剂：外加上述主料20wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为钼改性酚醛树脂。所述结合剂为占主料10wt%改性树脂和10wt%树脂。

制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1300-1400℃条件下烧成。

实施例5

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖，原料包括主料和结合剂；

主料的质量百分比为：电锻煤70wt%、天然鳞片石墨10wt%、人造石墨10wt%、单质硅粉4wt%、氧化铝微粉6wt%；

其中，电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的25wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的30wt%，粒度≤1mm的占主料的15wt%；

人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的2wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的4wt%，粒度≤0.088mm的占主料的4wt%；

天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm；

结合剂：外加上述主料8wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为钼改性酚醛树脂。所述结合剂为占主料8wt%改性树脂。

制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1200-1300℃条件下烧成。

本实施例所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖经检测，导热系数（600℃）为40（W/m·K）。

实施例6

一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖，原料包括主料和结合剂；

主料的质量百分比为：电锻煤80wt%、天然鳞片石墨10wt%、人造石墨5wt%、单质硅粉2wt%、氧化铝微粉3wt%；

其中，电锻煤的颗粒级配是：粒度为3＜d≤5mm的占主料的25wt%，粒度为1＜d≤3mm的占主料的35wt%，粒度≤1mm的占主料的20wt%；

人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜d≤3mm的占主料的1wt%，粒度为0.5＜d≤1mm的占主料的2wt%，粒度≤0.088mm的占主料的2wt%；

天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm；

结合剂：外加上述主料8wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为钼改性酚醛树脂。所述结合剂为占主料8wt%改性树脂。

制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1200-1300℃条件下烧成。

本实施例所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖经检测，导热系数（600℃）为38（W/m·K）。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，其特征在于：所述高导热炭砖的原料包括主料和结合剂；

所述主料的质量百分比为：电锻煤30-80wt%、天然鳞片石墨5-20wt%、人造石墨5-40 wt%、单质硅粉2-8wt%、氧化铝微粉3-8wt%；

外加上述主料8-20wt%的结合剂，所述结合剂为改性树脂或者改性树脂与树脂的混合物；所述的改性树脂为钼改性酚醛树脂、镍改性酚醛树脂或二茂化铁改性酚醛树脂。

2.根据权利要求1所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，所述高导热炭砖的制备方法是：按照以上主料和结合剂的质量百分比，先将电锻煤和人造石墨的颗粒料混辗1-3分钟，再加入结合剂进行冷态混辗，混辗时间为3-5分钟，然后加入单质硅粉、氧化铝微粉、天然鳞片石墨和人造石墨细粉，冷态混辗15-30分钟，然后进行冷态模压或振动成型，最后在埋炭气氛下于1200-1400℃条件下烧成。

3.根据权利要求1所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，其特征在于：所述结合剂为占主料8-20wt%改性树脂和0-12wt%树脂。

4.根据权利要求1所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，其特征在于：所述电锻煤的颗粒级配是：粒度为 3＜ d ≤ 5mm的占主料的10-25wt%，粒度为1＜ d ≤3mm的占主料的 10-35wt%，粒度≤1mm的占主料的 10-20wt%。

5.根据权利要求1所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，其特征在于：所述人造石墨的颗粒级配是：粒度为1＜ d ≤3mm的占主料的 1-10wt%， 粒度为0.5＜ d≤1mm的占主料的 2-20wt%，粒度≤0.088mm的占主料的2-20wt%。

6.根据权利要求1所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法，其特征在于：所述天然鳞片石墨的粒度<0.074mm；单质硅粉的平均粒度<0.045mm；氧化铝微粉的平均粒度<0.005mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖的制备方法所制备的炼铁高炉炉衬用高导热炭砖。