CN104557065B

CN104557065B - 高导热炭砖

Info

Publication number: CN104557065B
Application number: CN201310495191.9A
Authority: CN
Inventors: 肖伟; 李金坡; 李健伟; 石欣; 叶乐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: CN104557065A

Abstract

本发明公开了一种高导热炭砖，具体涉及一种以石墨炭为主要原料生产的，用于高炉、矿热炉、铁合金炉的高导热炭砖。要解决的技术问题是目前高炉、矿热炉、铁合金炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖因导热系数低而影响炉衬长寿。本发明是按下述重量份的原料制成的：石墨炭65～72份、天然石墨5～8份、热固性酚醛树脂5～8份、高温煤沥青15～22份。本发明既提高了炭砖导热系数，又增强了炭砖抗铁水熔蚀、抗氧化侵蚀、碱金属侵蚀等高温使用性能，加强炉底、炉缸的冷却，降低炉底、炉缸砖衬的热面温度形成“渣壳”，又使得高炉内的冶炼气氛活跃，保证高炉、矿热炉、铁合金炉的节能高效。

Description

高导热炭砖

技术领域

本发明涉及一种炼铁高炉、矿热炉、铁合金炉炉衬主体材料炭砖的制备方法，具体涉及一种以石墨炭为主要原料生产的，用于高炉、矿热炉、铁合金炉的高导热炭砖。

背景技术

2012年我国钢铁产量突破9亿吨，世界钢产量连续排名第一。为了获得化学成分合格的钢和保证钢的质量，在钢中添加一定数量的铁合金如硅锰合金、铬铁合金、镍铁合金、硅铁、金属硅等，能显著提高钢的强度、硬度和弹性，是冶炼特种钢如不锈钢、高碳锰钢、结构钢、工具钢、弹簧钢、耐候钢和变压器用特种钢等的特殊辅助材料，我国每年冶炼特种钢需要的铁合金也在三千万吨左右。冶炼铁合金和电石的电炉是铁合金炉和矿热炉。高炉是生产炼钢用冶炼生铁的重要设备。我国现有大中小型高炉1000多座。建造一座现代化高炉，工程庞大，需耗资几亿到十几亿元。随着国内炼铁技术的进步，高炉、矿热炉和铁合金炉普遍强化冶炼，原来用的高炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖已不能满足高炉一代炉役寿命达到10年以上、矿热炉、铁合金炉一代炉役寿命4（目前我国现均炉役寿命为1～2年）年以上的要求。因此，国内大型高炉甚至部分中小型强化冶炼高炉、矿热炉、铁合金炉不得不进口国外价格昂贵的炭砖来砌筑高炉、矿热炉、铁合金炉的炉底和炉缸。

长期的生产实践表明，高炉、矿热炉、铁合金炉炉衬的易损区域除炉缸外，无法修补的炉底寿命也成为决定高炉、矿热炉、铁合金炉长寿的关键。造成我国高炉、矿热炉、铁合金炉炉底、炉缸寿命短的直接原因是国产高炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖的导热系数太低，一般5～12w/m．k，不能及时导出炉体内的热量，不适合强化冶炼条件下高炉、矿热炉、铁合金炉的高风温、高风压操作的使用性能要求。氧化侵蚀、铁水或熔融铁合金渗透侵蚀、碱金属侵蚀、铁水或熔融铁合金环流冲刷是导致炉底、炉缸炭砖早期破损而必须停炉大修的主要原因。

高炉、矿热炉、铁合金炉长寿除了选用优质耐火材料并依据耐火材料使用性能合理搭配外，在有冷却系统的高炉、矿热炉、铁合金炉炉底、炉缸炉衬材料中，炭砖导热系数的高低至关重要。如果炭砖的导热系数过低，将直接阻碍炉体内的热量传入冷却系统，严重削弱了冷却系统的冷却效果，导致炉底、炉缸温度升高，使炉衬侵蚀加剧。严重影响了炉体冷却系统的传热作用和炉衬的长寿。因此，在有冷却系统的高炉、矿热炉、铁合金炉高炉底、炉缸用炭砖的导热性能应尽量提高，在炉体冷却系统和炭砖之间，保证最大限度地将炉内热量源源不断传给冷却壁带走。其基本原理是：无论高炉、矿热炉、铁合金炉炉内温度多高，化学侵蚀能力多么强的熔体（铁水、熔融铁合金），在相当的冷却强度下都会在炉衬热端凝固成一个受侵蚀作用很小的固态“渣壳”，凝固的固态“渣壳”则对炉底、炉缸炉衬起着良好的保护作用。

近年来，也有高炉、矿热炉、铁合金炉炉底用石墨砖的炉衬。石墨砖用于炉底水冷管封板上面，用一层或两层石墨砖，利用石墨砖的高导热性，加强高炉、矿热炉、铁合金炉炉底的冷却，以降低炉底砖衬温度。但因为石墨砖的导热系数(>60W/mk～120 W/mk)太高且生产工艺复杂、价格昂贵，用于炉底水冷管封板上面对整座高炉、矿热炉、铁合金炉炉底的传热损失增大，使得炉内的冶炼气氛不活跃，而不能保证高炉、矿热炉、铁合金炉的节能高效，而且石墨砖又增加了炉体的建设投资。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前高炉、矿热炉、铁合金炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖因导热系数低而影响炉衬长寿，提供一种适合强化冶炼条件下操作的炉底、炉缸用高导热炭砖。

为实现上述目的，本发明采用以下述技术方案：一种高导热炭砖，它是按下述重量份的原料制成的：石墨炭65～72份、天然石墨5～8份、热固性酚醛树脂5～8份、高温煤沥青15～22份。

它是按下述重量份的原料制成的：石墨炭65份、天然石墨8份、热固性酚醛树脂5份、高温煤沥青22份。

它是按下述重量份的原料制成的：石墨炭72份、天然石墨5份、热固性酚醛树脂8份、高温煤沥青15份。

它是按下述重量份的原料制成的：石墨炭69份、天然石墨7份、热固性酚醛树脂6份、高温煤沥青18份。

本发明的高导热炭砖既提高了炭砖导热系数，又增强了炭砖抗铁水熔蚀、抗氧化侵蚀、碱金属侵蚀等高温使用性能，加强炉底、炉缸的冷却，降低炉底、炉缸砖衬的热面温度形成“渣壳”，又使得高炉内的冶炼气氛活跃，保证高炉、矿热炉、铁合金炉的节能高效。

经检验高导热炭砖的主要指标如下：

高导热炭砖22～26W/m.k的导热系数明显高于原来高炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖5～12w/m．k的导热系数；高导热炭砖使用在高炉、矿热炉、铁合金炉的炉底、炉缸，和不同材质的耐火材料材料依据各自的性能指标使用在不同的炉衬工作区域，做到合理搭配：在相当的冷却强度下能保证炉体在生产过程中形成稳定的保护性“渣壳”，还不能让高炉、矿热炉、铁合金炉有过大的热损失，从而保证炉衬的节能高效，明显延长炉衬寿命，也节约了高炉、矿热炉、铁合金炉的建设投资。是替代原来高炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖的优质材料。

具体实施方式

下面结合以下实施例作详细的描述：

实施例1：

本发明是按下述重量份的原料制成的：石墨炭65份、天然石墨8份、热固性酚醛树脂5份、高温煤沥青22份。

本发明通过以下步骤制备：1、称取重量份计称取的石墨炭43破碎，筛分出4～8、1～4、1～0.15粒级的颗粒，加入混捏锅中第一次混捏；2、将按重量份计称取的天然石墨8、石墨炭粉22共磨混合粉加入混捏锅中第二次混捏；3、第二次混捏后向混捏锅中加入粘结剂，进行第三次混捏制成糊料；4、混捏结束后将糊料从混捏锅放出，吊入成型料仓成型，冷却后送入高温窑焙烧。天然石墨的活性、导热性能好，将石墨炭磨粉后和天然石墨混合后再共磨成混合粉；石墨炭粉（粒径≤O.075mm）和天然石墨（粒径≤O.15mm）经过4小时以上的共同磨粉，粒度更细（≤O.075mm）、分散度更均匀；共磨后的混合粉活性增加，它能够填充至更小的孔隙中减小气孔，改善孔径分布，降低气孔率，提高高导热炭砖成型时的塑性及密实度，从而改善炭砖的导热性能，并且有利于高温烧结。

所述的筛分出的4～8、1～4、1～0.15粒级的颗粒，4～8、1～4、1～0.15粒级的颗粒的用量比为25：10：8。

所述的粘结剂为重量份5的热固性酚醛树脂和重量份22的高温煤沥青粘结剂。以前高炉用炭砖、半石墨炭砖、电石炉用炭砖是以中温煤沥青和煤焦油按一定比例混合后做粘结剂生产的；生产高导热炭砖用的酚醛树脂的残炭量高（800℃时残炭量42-45%），以酚醛树脂和高温煤沥青做粘结剂的高导热炭砖焙烧后的残炭量高，高温强度提高。

所述的第一次混捏为干混，混捏温度为130-160℃，时间为10分钟；所述的第二次混捏为干混，混捏温度为130-170℃，时间为25分钟；所述的第三次混捏为加入粘结剂后的湿混，混捏温度为150-180℃，时间为25分钟。

所述的混捏锅为导热油加热的混捏锅。三次混捏为连续不间断进行。采用导热油加热的混捏锅，可提高混捏温度。混捏温度的提高可使粘结剂树脂和高温煤沥青更好地润湿原料，更多地渗入到原料的毛细孔中，在焙烧过程中，粘结剂形成网状的石墨炭物质，提高导热率；炭砖的体积密度、耐压强度提高；在导热油加热混捏锅中的混捏温度最高达到200℃。

所述的糊料从混捏锅放出后，吊入成型料仓，由振动成型机成型，成型后砖坯入冷却水池冷却至炭砖表面温度低于30℃时送入高温窑焙烧。

石墨炭是用于生产高炉、矿热炉、铁合金炉炉衬高导热炭砖的主要原料。天然石墨的活性、导热性能好，将石墨炭磨粉后和天然石墨按一定比例混合后再共磨成混合粉。石墨炭粉（粒径≤O.075mm）和天然石墨（粒径≤O.15mm）经过4小时以上的共同磨粉，粒度更细（≤O.075mm）、分散度更均匀。共磨后的混合粉活性增加，它能够填充至更小的孔隙中减小气孔，改善孔径分布，降低气孔率，提高高导热炭砖成型时的塑性及密实度，从而改善炭砖的导热性能，并且有利于高温烧结。

实施例2：

本发明是按下述重量份的原料制成的：石墨炭72份、天然石墨5份、热固性酚醛树脂8份、高温煤沥青15份。本实施例制法同实施例1。

实施例3：

本发明是按下述重量份的原料制成的：石墨炭69份、天然石墨7份、热固性酚醛树脂6份、高温煤沥青18份。本实施例制法同实施例1。

实施例4：

本发明是按下述重量份的原料制成的：石墨炭67份、天然石墨6份、热固性酚醛树脂7份、高温煤沥青20份。本实施例制法同实施例1。

实施例5：

本发明是按下述重量份的原料制成的：石墨炭70份、天然石墨7份、热固性酚醛树脂6份、高温煤沥青17份。本实施例制法同实施例1。

Claims

1.一种高导热炭砖，其特征在于：它是按下述重量份的原料制成的：石墨炭67～70份、天然石墨6～7份、热固性酚醛树脂6～7份、高温煤沥青17～20份；上述高导热炭砖通过以下步骤制备：1、称取上述全部石墨炭中的43/65，筛分出4～8、1～4、1～0.15粒级的颗粒，加入混捏锅中第一次混捏，混捏温度为130～160℃，时间为10分钟；2、称取全部的天然石墨、上述全部石墨炭中的22/65石墨炭粉共磨混合粉加入混捏锅中第二次混捏；混捏温度为130-170℃，时间为25分钟；3、第二次混捏后向混捏锅中加入全部的粘结剂高温煤沥青，进行第三次混捏制成糊料，混捏温度为150-180℃，时间为25分钟；4、混捏结束后将糊料从混捏锅中放出，吊入成型料仓成型，冷却后送入高温窑焙烧。

2.根据权利要求1所述的高导热炭砖，其特征在于：它是按下述重量份的原料制成的：石墨炭69份、天然石墨7份、热固性酚醛树脂6份、高温煤沥青18份。