CN114455957A

CN114455957A - 一种新型碳素捣打料

Info

Publication number: CN114455957A
Application number: CN202210151403.0A
Authority: CN
Inventors: 刘会永; 丛培源; 项冰
Original assignee: China First Metallurgical Group Co Ltd; Wuhan Research Institute of Metallurgical Construction Co Ltd
Current assignee: China First Metallurgical Group Co Ltd; Wuhan Research Institute of Metallurgical Construction Co Ltd
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: CN114455957B

Abstract

本发明公开了一种新型碳素捣打料，组成按质量百分比计：高功率石墨颗粒10～15％，鳞片石墨55～65％，高功率石墨粉14～22％，粘结剂2～6％，松香粉2～5％；外加上述成分重量20～25％的热塑性酚醛树脂；本发明对0.5mm以下的颗粒级配进行细化组合，添加了增加材料摩擦性和粘性的外加剂，增加了材料颗粒之间的内聚力，使材料具有良好的施工性能；同时本发明材料刮平后依然平整度高，没有凹坑麻面现象，保证了材料和碳砖之间紧密接触，传热效率高。

Description

一种新型碳素捣打料

技术领域

本发明属于不定形耐火材料技术领域，具体涉及一种新型碳素捣打料。

背景技术

高炉炉底炉缸部位是高炉至关重要的部位，该部位耐材一般采用碳质材料，利用其良好的导热性能将炉内热量及时传到炉内冷却系统，保证内外热量平衡，使高炉冶炼正常运行。炉底碳素捣打料一般用于炉底找平层、炉缸碳砖和冷却壁之间间隙的填充捣打，尤其对于炉底找平层部位碳素捣打料，其材料导热性能、施工后表面平整度、材料表面和碳砖的接触面积等都对捣打料的传热效率产生较大影响。导热效率低，1150℃铁凝线会远离高炉中心，使炉内衬侵蚀加剧；表面平整度差，减小了材料和碳砖的接触面积，影响传热效果；材料中含有大颗粒时，用工具找平后材料表面会出现颗粒被刮掉后留下的凹坑麻面，进一步减小了材料和碳砖的接触面积，凹坑麻面部分会形成空气热阻层，热量从碳砖通过空气再传导至捣打料上，传热效率大幅降低。综上可以看出，含有大颗粒的捣打料也存在一定的缺陷，随着高炉冶炼的进行，炉底材料长期承受高温、高压、渣铁冲刷和渗透作用，材料缺陷带来的影响逐步显现，造成炉底传热受阻，炉底耐材温度升高，严重影响了高炉使用寿命。

CN201310344749.3公开了一种高导热碳素捣打料及其制备方法，采用高纯石墨，高碳复合微粉，增加材料的施工性能和导热性能，解决易施工，碳素捣打料导热系数低的问题。但是材料中加入了1～5的大颗粒料，材料表面会出现颗粒被刮掉后留下的凹坑麻面，形成空气热阻层，传热效率大幅降低。

CN201110370849.4公开了一种高炉用碳素捣打料及其制备方法，采用石墨化好的电锻煤，刚玉粉填充孔隙，提高堆积密度，改善气孔结构，提高使用寿命，提高碳素捣打料的导热系数。但是材料中加入了1～5的大颗粒料，材料表面会出现颗粒被刮掉后留下的凹坑麻面，形成空气热阻层，传热效率大幅降低。加入的电煅煤颗粒内部仍有大量的闭口气孔，刚玉粉不能填充颗粒内部闭口孔隙，影响传热。

在实际应用中，若避免材料表面出现凹坑麻面，提高传热效率，则材料中不能加入大颗粒料，但只有细小颗粒的材料，材料会呈现橡皮泥状，在施工机具(平板夯)较大外力的作用下不能捣打密实成有一定粘结强度的整体。因此，兼顾改善材料表面性能，提高传热效率与材料成型性能就成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型碳素捣打料，兼具有导热系数高、表面找平性能好无颗粒凹坑麻面、和碳砖接触质量好、传热效率高的优点。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种新型碳素捣打料，其组成按质量百分比计：

高功率石墨颗粒10～15％，鳞片石墨55～65％，高功率石墨粉14～22％，粘结剂2～6％，松香粉2～5％；

外加上述成分重量20～25％的热塑性酚醛树脂。

上述方案中，所述高功率石墨颗粒料符合以下要求：C≥98wt％，粒度为0.074～0.5mm。

上述方案中，所述的鳞片石墨C≥98wt％，粒度为0.074～0.5mm。

上述方案中，所述的高功率石墨粉为(180目)≤0.088mm与(325目)≤0.045mm两种粒度的混合物，180目与325目粉料质量比为5:1。

上述方案中，所述粘结剂为腰果壳油摩擦粉是腰果壳油加工而成，其丙酮抽提率≤5.5％，灰分≤2％，挥发份(370℃)≤30％。

上述方案中，所述松香粉为固体粉状，主要成分为松香酸，粒度为≤0.074mm。

上述方案中，所述热塑性酚醛树脂为液态，固定碳含量≥75％，残碳率≥45％，游离酚≤10％。

相对于现有技术，本发明有益效果如下：

本发明材料最大颗粒粒度为0.5mm，因此捣打成型刮平后基本不会留下颗粒凹坑形成空气热阻层，表面平整光亮无麻面现象，成型体表面与碳砖紧密贴合，接触质量好，保证了热量从碳砖直接传至捣打料的高效固体热传导，避免了传统含大颗粒材料凹坑麻面形成的低效空气热传导。本发明材料采用高功率石墨和鳞片石墨相配合的体系，材料导热系数经国家权威检测机构检测，导热系数可达到25W/(m·K)以上。

传统捣打料中均采用临界粒径为5mm的颗粒料，若材料中原料颗粒度较小(≤0.5mm)，材料的成型性能变差，极易变成橡皮泥状可塑料状态，不能捣打成一个致密的整体，不能用于高炉炉底大面积捣打施工，因此材料的捣打性能就成为需要解决的技术难题。本发明材料颗粒粒度小但遵循颗粒紧密堆积原则，粉料均匀的包裹在颗粒料表面，添加的粘结剂腰果壳油摩擦粉属于一种摩擦性能调节剂，因其具有一定的柔韧性和弹性，在材料使用之前，可保持材料处于松散的状态。当采用机具捣打施工之后，摩擦粉能显著提高树脂体系的摩擦系数，颗粒之间摩擦阻力增大，大幅降低颗粒之间的滑移现象，使材料捣打密实成一个整体。另外松香粉分散在材料颗粒之间，增大了颗粒表面的粗糙度，提高了颗粒之间接触面积，增大了材料的摩擦力，并给材料提供了一定的粘结力，进一步改善了材料的成型性能和结合强度，解决了细颗粒捣打性能差的技术难题。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

具体实施方式中提供的新型碳素捣打料，其组成按质量百分比计：

外加上述成分重量20～25％的热塑性酚醛树脂。

具体实施方式中所用高功率石墨颗粒料符合以下要求：C≥98wt％，粒度为0.074～0.5mm。

鳞片石墨C≥98wt％，粒度为0.074～0.5mm。

高功率石墨粉为(180目)≤0.088mm与(325目)≤0.045mm两种粒度的混合物，180目与325目粉料质量比为5:1。

粘结剂为腰果壳油摩擦粉是由英杰生物公司生产，用植物油(腰果壳油)加工而成，其丙酮抽提率≤5.5％，灰分≤2％，挥发份(370℃)≤30％。

松香粉为固体粉状，主要成分为松香酸，粒度为≤0.074mm。

热塑性酚醛树脂是由山东圣泉公司生产，产品为棕红色液体，固定碳含量≥75％，残碳率≥45％，游离酚≤10％。。

实施例1

高功率石墨颗粒15％，鳞片石墨59％，高功率石墨粉18％，腰果壳油摩擦粉4％、松香粉4％，上述组分质量百分比为100％，额外加入上述成分重量22.5％的热塑性酚醛树脂。

按照上述配方，将粉料放入搅拌机中搅拌均匀，然后加入热塑性酚醛树脂混碾搅拌成成型性能良好的捣打料，再用密封包装袋包装。材料运至现场后直接打开包装即可使用，采用专用捣打工具施工。

材料成型后经过110℃干燥后检测其导热系数可以达到25.42W/(m·K)，材料表面未出现凹坑麻面现象，材料表面与碳砖底面可充分接触，材料传热效率大幅提高。完全满足高炉炉底传热系统的导热要求，与碳砖导热相匹配。

对比例1

重复实施例1，将松香粉和腰果壳油摩擦粉二者替换为高功率石墨颗粒，其余不变；

捣打料呈现橡皮泥状，在平板夯的作用下不能捣打密实

对比例2

重复实施例1，将腰果壳油摩擦粉替换为高功率石墨颗粒，其余不变；

捣打料呈现橡皮泥状，在平板夯的作用下不能捣打密实。

对比例3

重复实施例1，将松香粉替换为高功率石墨颗粒，其余不变；

捣打料呈现稀泥状，在平板夯的作用下不能捣打密实。

通过对比例可知，腰果壳油摩擦粉和松香粉缺一会使捣打料施工性能受到大幅影响。实施例1中将二者同时使用，改善了在不使用大颗粒的情况下捣打料的施工性能，所得材料表面未出现凹坑麻面现象，材料表面与碳砖底面可充分接触，材料传热效率大幅提高。

实施例2

高功率石墨颗粒13％，鳞片石墨60％，高功率石墨粉22％，腰果壳油摩擦粉2％、松香粉3％，上述组分质量百分比为100％，额外加入上述成分重量24.5％的热塑性酚醛树脂。

材料成型后经过110℃干燥后检测其导热系数可以达到27.35W/(m·K)，材料表面未出现凹坑麻面现象，材料表面与碳砖底面可充分接触，材料传热效率大幅提高。完全满足高炉炉底传热系统的导热要求，与碳砖导热相匹配。

实施例3

高功率石墨颗粒15％，鳞片石墨55％，高功率石墨粉21％，腰果壳油摩擦粉5％、松香粉4％，上述组分质量百分比为100％，额外加入上述成分重量23.8％的热塑性酚醛树脂。

材料成型后经过110℃干燥后检测其导热系数可以达到26.62W/(m·K)，材料表面未出现凹坑麻面现象，材料表面与碳砖底面可充分接触，材料传热效率大幅提高。完全满足高炉炉底传热系统的导热要求，与碳砖导热相匹配。

实施例4

高功率石墨颗粒10％，鳞片石墨64％，高功率石墨粉17％，腰果壳油摩擦粉5％、松香粉4％，上述组分质量百分比为100％，额外加入上述成分重量22.7％的热塑性酚醛树脂。

材料成型后经过110℃干燥后检测其导热系数可以达到27.84W/(m·K)，材料表面未出现凹坑麻面现象，材料表面与碳砖底面可充分接触，材料传热效率大幅提高。完全满足高炉炉底传热系统的导热要求，与碳砖导热相匹配。

实施例5

高功率石墨颗粒12％，鳞片石墨62％，高功率石墨粉15％，腰果壳油摩擦粉6％、松香粉5％，上述组分质量百分比为100％，额外加入上述成分重量23.3％的热塑性酚醛树脂。

材料成型后经过110℃干燥后检测其导热系数可以达到26.97W/(m·K)，材料表面未出现凹坑麻面现象，材料表面与碳砖底面可充分接触，材料传热效率大幅提高。完全满足高炉炉底传热系统的导热要求，与碳砖导热相匹配。

上述实例材料在现场用捣打工具施工完后用刮平工具找平，材料粘结强度高，表面平整光亮，没有凹坑麻面现象。材料表面作为碳砖砌筑的基准面，能够与碳砖完全贴合，平整度高，没有凹坑麻面形成的空气热阻层，使热量能顺畅的传导至炉底冷却系统，保证高炉冶炼正常运行，实现高炉长寿化发展。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种新型碳素捣打料，其特征在于组成按质量百分比计：

外加上述成分重量20～25％的热塑性酚醛树脂。

2.如权利要求1所述新型碳素捣打料，其特征在于所述高功率石墨颗粒料符合以下要求：C≥98wt％，粒度为0.074～0.5mm。

3.如权利要求1所述新型碳素捣打料，其特征在于所述的鳞片石墨C≥98wt％，粒度为0.074～0.5mm。

4.如权利要求1所述新型碳素捣打料，其特征在于所述的高功率石墨粉符合以下要求：C≥98wt％，高功率石墨粉为180目与325目两种粒度的混合物，180目与325目粉料质量比为5:1。

5.如权利要求1所述新型碳素捣打料，其特征在于所述粘结剂为腰果壳油摩擦粉是腰果壳油加工而成，其丙酮抽提率≤5.5％，灰分≤2％，挥发份(370℃)≤30％。

6.如权利要求1所述新型碳素捣打料，其特征在于所述松香粉为固体粉状，主要成分为松香酸，粒度为≤0.074mm。

7.如权利要求1所述新型碳素捣打料，其特征在于所述热塑性酚醛树脂为液态，固定碳含量≥75％，残碳率≥45％，游离酚≤10％。