CN103613393B

CN103613393B - 一种高炉炉衬用炭砖及其制备方法

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Publication number: CN103613393B
Application number: CN201310554298.6A
Authority: CN
Inventors: 陈前琬; 陈文�; 王周福; 王玺堂; 刘浩
Original assignee: MCC NANFANG HANDAN WUPENG LINING NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: MCC NANFANG HANDAN WUPENG LINING NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: CN103613393A

Abstract

本发明涉及一种高炉炉衬用炭砖及其制备方法，其制备方法为：预备电锻无烟煤30～85％、天然鳞片石墨3～20％、土状石墨3～20％、Al粉3～8％、二氧化钛粉0.5～8％、改性沥青5～20％；先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5～8分钟；再加入改性沥青，混碾5～8分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾10～30分钟；模压成型后于150～230℃干燥，最后，在埋炭气氛下于1200～1500℃烧成。本发明有益效果为：具有制备工艺简单、生产成本低、所制备的炭砖抗铁水溶蚀性能高、导热性能优异等特点。

Description

一种高炉炉衬用炭砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种高炉炉衬用炭砖及其制备方法。

背景技术

高炉长寿化是钢铁企业走可持续发展的一项重大举措。高炉长寿的重大意义，不仅在炼铁工序本身，也会给整个钢铁企业带来巨大效应，包括生产成本降低、能源消耗减少、污染物排放减少，实现钢铁联合企业的高效化生产、连续化和紧凑化生产得以延续进行。延长高炉寿命不仅可以直接节约大修费用，还可以减少因大修而引起的停产损失和经济效益的提高，决定高炉寿命的区域主要是炉底和炉缸区域，尤其是铁口及铁口以下的异常侵蚀区域；由于炭质耐火材料具有导热性好、热震稳定性高、热膨胀系数低以及和铁亲和性差等优点而被广泛用作炉底和炉缸内衬材料。炉衬材料工作环境恶劣，对应其使用寿命的影响因素较多，主要有高温、热应力、碱金属侵蚀、铁水对炭砖的渗透、炭砖的氧化侵蚀、CO分解碳沉积及流动不饱和铁水对炭砖侵蚀等。因此，开发具有抗铁水侵蚀性和抗氧化性优异、导热率高的高炉炭砖，对于延长高炉寿命，保证高炉安全生产具有重要意义。

本发明旨在提供一种具有抗铁水侵蚀性和抗氧化性优异、导热率高的高炉炭砖，主要应用于高炉炉缸和炉底区域内衬材料。“一种抗铁水溶蚀性的高炉炭砖及其制备方法”(ZL200910063095.0)专利技术，以高温电锻无烟煤为基料，以Si粉、α-Al2O3、刚玉为主要原料，以中温沥青为结合剂，经焙烧、挤压成型，制得铁水溶蚀率15％左右的高炉炭砖；“高炉用高导热炭砖及其制造方法”(ZL200410026100.8)专利技术，以煤沥青为黏结剂，添加非碳质添加剂SiC等，经混捏、凉料、挤压成型、焙烧，制得导热系数大于30W／(m K)的高导热炭砖；“一种炼铁高炉炉衬用炭砖及其制备方法”(ZL200910061204.5)专利技术，在原料中添加改性酚醛树脂与酚醛树脂的混合物，经混辗、成型后，埋炭气氛下烧成，制得高炉炉衬用炭砖600℃的导热系数大于30W／(m K)；“一种高炉炉底炉缸用炭砖及其制备方法”(CN201110279205.4)专利技术，以热固性酚醛树脂为结合剂，金属铝粉、锆英石粉等作为添加剂，制得具有高导热率、高微孔化率和优异的抗铁水渗透和溶蚀性能的特点的高炉炉底炉缸用炭砖；“一种炼铁高炉炉衬用炭砖及其制备方法”(ZL200410061026.3)专利技术，以电锻无烟煤、人造石墨、金属硅粉、碳化硅粉、二氧化钛粉为主要原料，树脂为外加剂，制得具有低成本、优异的抗铁水渗透和溶蚀性能、高导热系数的炭砖。

上述专利技术中，或以沥青作为结合剂(黏结剂)，或以树脂作为结合剂或添加剂，但都存在一定的问题。由于沥青杂质含量大、挥发份高及残炭率较低，将会使制得的炭砖产品强度、导热系数和抗熔损性能下降；采用树脂作为添加剂或结合剂，便于产品的低温或常温成型，但是将会显著提高成本，另外，树脂炭化后形成非晶态的玻璃碳，导热差，残炭率低，大大降低了炭砖的导热性能。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行有效创新。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种生产成本低、生产工艺简单、抗铁水溶蚀性能优异、导热系数高的高炉炉衬用炭砖及其制备方法，从而解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高炉炉衬用炭砖的制备方法，由以下步骤组成：

(1)按照重量百分比配制范围，预备电锻无烟煤30～85％、天然鳞片石墨3～20％、土状石墨3～20％、Al粉3～8％、二氧化钛粉0.5～8％、改性沥青5～20％；

(2)先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5～8分钟；

(3)再加入改性沥青，混碾5～8分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾10～30分钟；

(4)模压成型后于150～230℃干燥，最后，在埋炭气氛下于1200～1500℃烧成；

所述电锻无烟煤的不同颗粒级重量百分比的选取为：8～5mm的占10～20％，5～3mm的占15～35％，3～1mm的占20～40％，1～0mm的占15～30％。

所述天然鳞片石墨的粒度小于0.088mm，土状石墨的粒度小于0.088mm，Al粉的粒度小于0.045mm，二氧化钛粉的粒度小于0.088mm。

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青30～60％、高温沥青30～60％、Si粉1～10％、添加剂0.2～3％按重量百分比混匀，将混匀的物料于120～220℃热处理10～40分钟后，再经180～400℃热处理10～30分钟，得到改性沥青；所述Si粉的粒度小于0.045mm，所述添加剂为氯化镍、氯化铁、氯化钴、硫酸镍、硫酸铁、硫酸钴中的一种。

本发明所述的高炉炉衬用炭砖及其制备方法的有益效果为：通过该方法克服了已有技术存在的，因采用的沥青杂质含量大、挥发份高、残炭率低导致的炭砖强度、导热、抗溶损性能的下降，因采用的树脂炭化形成玻璃碳导致炭砖导热性能降低，以及制备工艺复杂、生产成本高等缺陷；利用本方法制备的炭砖，具有制备工艺简单、生产成本低、所制备的炭砖抗铁水溶蚀性能高(溶蚀指数小于6.5％)、导热性能优异(600℃热导率大于32W／(m K))等特点。

具体实施方式

为了避免重复，先将原料特征统一描述如下：所述天然鳞片石墨的粒度小于0.088mm，土状石墨的粒度小于0.088mm，Al粉的粒度小于0.045mm，二氧化钛粉的粒度小于0.088mm，所述Si粉的粒度小于0.045mm。

实施例1

以上本发明所述的高炉炉衬用炭砖的制备方法，主要由以下步骤组成：

(1)以重量百分比为配制标准，预备电锻无烟煤30～45％、天然鳞片石墨15～20％、土状石墨15～20％、Al粉5～8％、二氧化钛粉5～8％、改性沥青14～20％；

(2)先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5～7分钟；

(3)再加入改性沥青，混碾5～7分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾20～30分钟；

(4)模压成型后于150～180℃干燥，最后，在埋炭气氛下于1400～1500℃烧成，所制备的高炉炉衬用炭砖，抗铁水溶蚀指数6.2～6.5％，600℃热导率为32～35W／(m K)。

对于以上特征，所述电锻无烟煤的不同颗粒级重量百分比的选取为：8～5mm的占10～15％，5～3mm的占30～35％，3～1mm的占20～30％，1～0mm的占25～30％；

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青30～40％、高温沥青50～60％、Si粉5～10％、硫酸钴0.2～2％按重量百分比混匀，将混匀的物料于120～180℃热处理10～20分钟后，再经300～400℃热处理10～20分钟，得到改性沥青。

实施例2

(1)以重量百分比为配制标准，预备电锻无烟煤40～55％、天然鳞片石墨3～10％、土状石墨15～20％、Al粉3～5％、二氧化钛粉0.5～5％、改性沥青14～20％；

(2)先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾6～8分钟；

(3)再加入改性沥青，混碾6～8分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾10～20分钟；

(4)模压成型后于180～230℃干燥，最后，在埋炭气氛下于1300～1400℃烧成，所制备的高炉炉衬用炭砖，抗铁水溶蚀指数6.0～6.3％，600℃热导率为34～37W／(m K)。

对于以上特征，所述电锻无烟煤的不同颗粒级重量百分比的选取为：8～5mm的占15～20％，5～3mm的占20～30％，3～1mm的占30～40％，1～0mm的占15～20％；

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青40～52％、高温沥青40～52％、Si粉1～5％、氯化镍2～3％按重量百分比混匀，将混匀的物料于150～220℃热处理20～40分钟后，再经180～300℃热处理20～30分钟，得到改性沥青。

实施例3

(1)以重量百分比为配制标准，预备电锻无烟煤55～65％、天然鳞片石墨10～15％、土状石墨3～10％、Al粉5～8％、二氧化钛粉2～6％、改性沥青5～10％；

(4)模压成型后于180～220℃干燥，最后在埋炭气氛下于1200～1350℃烧成，所制备的高炉炉衬用炭砖，抗铁水溶蚀指数6.2～6.4％，600℃热导率为33～35W／(m K)。

对于以上特征，所述电锻无烟煤的不同颗粒级重量百分比的选取为：8～5mm的占15～20％，5～3mm的占15～25％，3～1mm的占25～35％，1～0mm的占20～30％；

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青50～60％、高温沥青30～40％、Si粉5～10％、硫酸铁0.2～2％按重量百分比混匀，将混匀的物料于120～150℃热处理10～30分钟后，再经300～400℃热处理10～30分钟，得到改性沥青。

实施例4

(1)以重量百分比为配制标准，预备电锻无烟煤60～75％、天然鳞片石墨3～8％、土状石墨10～15％、Al粉3～6％、二氧化钛粉0.5～5％、改性沥青5～10％；

(3)再加入改性沥青，混碾6～8分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾20～30分钟；

(4)模压成型后于200～230℃干燥，最后在埋炭气氛下于1400～1500℃烧成，所制备的高炉炉衬用炭砖，抗铁水溶蚀指数6.0～6.3％，600℃热导率为34～37W／(m K)。

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青50～60％、高温沥青30～40％、Si粉5～10％、氯化铁0.2～2％按重量百分比混匀，将混匀的物料于180～220℃热处理10～30分钟后，再经300～400℃热处理20～30分钟，得到改性沥青。

实施例5

(1)以重量百分比为配制标准，预备电锻无烟煤70～85％、天然鳞片石墨3～8％、土状石墨3～8％、Al粉3～5％、二氧化钛粉0.5～2％、改性沥青4～14％；

(3)再加入改性沥青，混碾5～7分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾10～20分钟；

(4)模压成型后于150～180℃干燥，最后在埋炭气氛下于1300～1400℃烧成，所制备的高炉炉衬用炭砖，抗铁水溶蚀指数6.2～6.5％，600℃热导率为34～36W／(m K)。

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青40～52％、高温沥青40～52％、Si粉1～5％、硫酸镍2～3％按重量百分比混匀，将混匀的物料于120～150℃热处理20～40分钟后，再经180～300℃热处理20～30分钟，得到改性沥青。

实施例6

(4)模压成型后于200～230℃干燥，最后在埋炭气氛下于1300～1400℃烧成，所制备的高炉炉衬用炭砖，抗铁水溶蚀指数6.5～6.8％，600℃热导率为35～38W/(m K)。

其中的改性沥青的制备方法为：将中温沥青30～40％、高温沥青50～60％、Si粉5～10％、氯化钴0.2～2％按重量百分比混匀，将混匀的物料于150～220℃热处理10～30分钟后，再经300～400℃热处理10～20分钟，得到改性沥青。

以上实施例是本发明较优选具体实施方式的几种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种高炉炉衬用炭砖的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：

⑴按照重量百分比配制范围，预备电锻无烟煤30～85％、天然鳞片石墨3～20％、土状石墨3～20％、Al粉3～8％、二氧化钛粉0.5～8％、改性沥青5～20％；

⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5～8分钟；

⑶再加入改性沥青，混碾5～8分钟，然后依次加入Al粉、二氧化钛粉，混碾10～30分钟；

⑷模压成型后于150～230℃干燥，最后，在埋炭气氛下于1200～1500℃烧成；

所述电锻无烟煤的不同颗粒级重量百分比的选取为：8～5mm的占10～20％，5～3mm的占15～35％，3～1mm的占20～40％，1～0mm的占15～30％；

所述改性沥青的制备方法为：将中温沥青30～60％、高温沥青30～60％、Si粉1～10％、添加剂0.2～3％按重量百分比混匀，将混匀的物料于120～220℃热处理10～40分钟后，再经180～400℃热处理10～30分钟，得到改性沥青；所述Si粉的粒度小于0.045mm，所述添加剂为氯化镍、氯化铁、氯化钴、硫酸镍、硫酸铁、硫酸钴中的一种。

2.根据权利要求1所述的高炉炉衬用炭砖的制备方法，其特征在于：所述天然鳞片石墨的粒度小于0.088mm，土状石墨的粒度小于0.088mm，Al粉的粒度小于0.045mm，二氧化钛粉的粒度小于0.088mm。