CN103613393B - 一种高炉炉衬用炭砖及其制备方法 - Google Patents

一种高炉炉衬用炭砖及其制备方法 Download PDF

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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
[0001]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
[0002]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、 C0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。
[0003]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、a-A1203、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6〇0°C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。
[0004]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
[0005] 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、导热系数尚的筒炉炉衬用炭砖及其制备方法,从而解决现有技术的不足。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种高炉炉衬用炭砖的制备方法,由以下步骤组成:
[0008] (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3〜2〇%、 土状石墨3〜20%、A1粉3〜8%、二氧化钛粉0.5〜8%、改性浙青5〜20% ;
[0009] ⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5〜8分钟;
[0010] (3)再加入改性沥青,混碾5〜8分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾10〜30 分钟;
[0011] ⑷模压成型后于150〜230°C干燥,最后,在埋炭气氛下于1200〜1500°C烧成; [0012] 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%。
[0013] 所述天然鳞片石墨的粒度小于0.088111111,土状石墨的粒度小于0.08811111131粉的粒 度小于0.045mm,二氧化钛粉的粒度小于0.088mra。
[0014] 其中的改性沥青的制备方法为:将中温沥青30〜60%、高温浙青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°C热处理10〜40分 钟后,再经180〜400°C热处理10〜30分钟,得到改性浙青;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。
[0015] 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°C热导率大于32W/ (m K)) 等特点。
具体实施方式
[0016] 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0.045醒,二氧化钛粉的粒度小于 0.088mm,所述Si粉的粒度小于0.045mm。
[0017] 实施例1
[0018] 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:
[0019] (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%、A1粉5〜8%、二氧化钛粉5〜8%、改性沥青14〜20% ;
[0020] ⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5〜7分钟;
[0021] (3)再加入改性沥青,混碾5〜7分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾20〜3〇 分钟;
[0022] (4)模压成型后于150〜18(TC干燥,最后,在埋炭气氛下于1400〜1500°C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°C热导率为32〜35W/(m K)。
[0023] 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% ;
[0024] 其中的改性浙青的制备方法为:将中温沥青30〜40%、高温沥青50〜60%、Si粉5 〜10 %、硫酸钴〇. 2〜2 %按重量百分比混匀,将混匀的物料于120〜180°C热处理10〜20分 钟后,再经300〜400°C热处理10〜20分钟,得到改性沥青。
[0025] 实施例2
[0026] 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:
[0027] (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 %、A1粉3〜5 %、二氧化钛粉0• 5〜5 %、改性沥青14〜20 % ;
[0028] ⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾6〜8分钟;
[0029] (3)再加入改性沥青,混碾6〜8分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾10〜20 分钟;
[0030] (4)模压成型后于180〜230°C干燥,最后,在埋炭气氛下于1300〜1400°c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°C热导率为34〜31/(m K)。
[0031] 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% ;
[0032] 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°C热处理20〜40分钟 后,再经180〜300°C热处理20〜30分钟,得到改性沥青。
[0033] 实施例3
[0034] 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:
[0035] (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%、A1粉5〜8%、二氧化钛粉2〜6%、改性浙青5〜10% ;
[0036] (2)先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5〜7分钟;
[0037] (3)再加入改性沥青,混碾5〜7分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾20〜30 分钟;
[0038] ⑷模压成型后于180〜220°C千燥,最后在埋炭气氛下于1200〜1350°C烧成,所制 备的高炉炉衬用炭砖,抗铁水溶蚀指数6.2〜6.4%,60〇1:热导率为33〜351以1111〇。
[0039] 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% ;
[0040] 其中的改性沥青的制备方法为:将中温沥青50〜60 %、高温沥青3〇〜40%、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120〜15〇°C热处理10〜3〇分 钟后,再经300〜400°C热处理10〜30分钟,得到改性沥青。
[0041] 实施例4
[0042] 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:
[0043] (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%、A1粉3〜6%、二氧化钛粉0• 5〜5%、改性沥青5〜10% ;
[0044] ⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾5〜7分钟;
[0045] ⑶再加入改性沥青,混碾6〜8分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾2〇〜30 分钟;
[0046] ⑷模压成型后于200〜230°C干燥,最后在埋炭气氛下于1400〜1500°C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°C热导率为34〜37WAm K)。
[0047] 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% ;
[0048] 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°C热处理10〜30分 钟后,再经300〜400 °C热处理20〜30分钟,得到改性沥青。
[0049] 实施例5
[0050] 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:
[0051] (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%、A1粉3〜5%、二氧化钛粉0.5〜2%、改性沥青4〜14% ;
[0052] ⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾6〜8分钟;
[0053] (3)再加入改性沥青,混碾5〜7分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾10〜20 分钟;
[0054] ⑷模压成型后于150〜180°C干燥,最后在埋炭气氛下于1300〜140(TC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°C热导率为34〜36W/(m K)。
[0055] 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% ;
[0056] 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°C热处理20〜40分钟 后,再经180〜300°C热处理20〜30分钟,得到改性沥青。
[0057] 实施例6
[0058] 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:
[0059] (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%、A1粉5〜8%、二氧化钛粉2〜6%、改性沥青5〜10% ;
[0060] ⑵先将电锻无烟煤、天然鳞片石墨、土状石墨混碾6〜8分钟;
[0061] ⑶再加入改性沥青,混碾6〜8分钟,然后依次加入A1粉、二氧化钛粉,混碾10〜20 分钟;
[0062] (4)模压成型后于200〜230°C干燥,最后在埋炭气氛下于1300〜1400°C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°(3热导率为35〜38¥/(1111〇。
[0063] 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% ;
[0064] 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°C热处理10〜30分 钟后,再经300〜400 °C热处理10〜20分钟,得到改性沏青。
[0065] 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 (2)

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%、A1粉3〜8%、二氧化钛粉〇•5〜8%、改性沥青5〜2〇% ; 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A1粉、二氧化钛粉,混碾1〇〜3〇分钟; ⑷模压成型后于150〜230 °C干燥,最后,在埋炭气氛下于1200〜1500 °C烧成; 所述电锻无烟煤的不同颗粒级重量百分比的选取为:8〜5ram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°C热处理10〜40分钟后,再 经180〜40(TC热处理10〜30分钟,得到改性沥青;所述Si粉的粒度小于〇.〇45mm,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〇. 〇88mm,A1粉的粒度小于0.045mm,二氧化钛粉 的粒度小于〇. 〇88mm。
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