CN1304329C - 高炉用高导热炭砖及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种炼铁高炉用炭质耐火材料及其制造方法，尤其涉及一种适合用做高炉炉底内衬的高导热炭砖及其制造方法。一种高炉用高导热炭砖，其原料组成(重量百分比)为黏结剂20～24%、经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎40～50%、高炉炭砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎25～37%、非碳质添加剂SiC1～3%。主要原料可以使用炭素厂的工序副品，不用煅烧，省去了原料煅烧工序，有利于碳素厂合理利用资源，节约能源，降低成本。由于骨料中使用了大量的石墨碎，炭砖的导热系数提高到了30W/M·K(600℃)以上，有利于加强炉底冷却效果，延长高炉寿命。

Description

高炉用高导热炭砖及其制造方法
技术领域：
本发明主要涉及一种炼铁高炉用炭质耐火材料及其制造方法，尤其涉及一种适合用做高炉炉底内衬的高导热碳砖及其制造方法。
背景技术：
高炉是大型钢铁联合企业中利用铁矿石-焦炭还原法生产铁水的主体设备。炭砖由于具有良好的高温强度、优异的抗渣性、耐碱性好、导热性能好而被用做高炉炉缸和炉底部位的内衬材料。近几十年以来，由于热修补技术的迅速发展，高炉炉身部位可以实现热修补，炉身部位耐火材料的质量不再决定高炉一代寿命。高炉炉缸由于储存着炽热的铁水，无法实现热修补，因而炭砖炉衬的质量性能决定着高炉一代寿命。随着现代高炉日益大型化和实现强化冶炼技术，使高炉大修费用提高，延长高炉寿命成为炼铁厂降低成本，增加效益的主要目标，因而对炭砖质量提出了越来越高的要求。
高炉从上到下全身都有冷却壁或冷却水箱紧密包围，炉底有冷却水管，通水冷却。如果没有冷却水，高炉一天也不能维持正常生产，因此，作为高炉炉缸和炉底内衬材料的高炉炭砖要求具有很高的导热系数，以满足高炉强化冷却的要求。从砖衬侵蚀原因分析，强化冷却，降低砖衬温度对多种侵蚀原因都有缓解作用。例如碱金属的富集温度是900～1200℃，如果将砖衬温度降低到900℃以下，碱金属就侵蚀不了砖衬。炉渣、铁水的侵蚀都是随着温度降低侵蚀速度降低，而提高导热系数是降低砖衬温度，减少砖衬侵蚀最有效的途径。
目前使用的高炉炭砖品种有普通高炉炭砖、半石墨质高炉炭砖和高炉用微孔炭砖，导热系数不足14W/m.K。
发明内容：
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种高炉用高导热炭砖及其制造方法，提高炭砖的导热系数，使其达到30W/m.K以上。该炭砖尤其适合用作高炉炉底内衬，提高炉底冷却效果，稳定高炉操作，达到延长高炉寿命的目的。
本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：一种高炉用高导热炭砖，其原料组成(重量百分比)为黏结剂20～24％、经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎40～50％、高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎25～37％、非碳质添加剂SiC1～3％。
所述的高炉用高导热炭砖干料粒度组成(重量百分比)为：16～4mm为20～30％；4～1mm为20～30％；1～0.15mm为5～10％；≤0.15mm为40～45％。干料为不包括粘结剂的其它原料。
所述的高炉用高导热炭砖的黏结剂为煤沥青。
本发明所述的高炉用高导热炭砖的制造方法，按以下步骤：
(1).将经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎、经高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎、SiC分别粉碎；
(2).筛分：按干料粒度筛分；
(3).配料：
A其原料组成(重量百分比)为黏结剂20～24％、经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎40～50％、高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎25～37％、非碳质添加剂SiC1～3％；
B.按干料粒度组成(重量百分比)为：16～4mm为20～30％；4～1mm为20～30％；1～0.15mm为5～10％；≤0.15mm为40～45％；
(4).混捏；
(5).凉料；
(6).挤压成型或振动成型；
(7).焙烧：最高温度在1360-1420℃之间，停留时间为10-20小时；
(8).机械加工。
本发明所用原料可以使用石墨电极(最好是超高功率石墨电极)生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎和高炉炭砖(最好是微孔炭砖)生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎，原料不经过煅烧，以煤沥青为黏结剂，加入少量非碳质添加剂SiC，经粉碎、筛分、配料、混捏、凉料后，采用挤压成型或振动成型的方法进行成型，然后在1360-1420℃温度下进行焙烧，再经过机械加工工序而完成。
本发明的有益效果是，
1.主要原料可以使用炭素厂的工序副品，不用煅烧，省去了原料煅烧工序，有利于碳素厂合理利用资源，节约能源，降低成本。
2.由于骨料中使用了大量的石墨碎，炭砖的导热系数提高到了30W/m.K(600℃)以上，有利于加强炉底冷却效果，延长高炉寿命。
3.使用了16-4mm的大颗粒干料粒度，较少使用1～0.5mm的干料粒度组成，避免了因配料中石墨含量高而可能出现的焙烧批废问题。
4.使用了焙烧碎和少量非碳质添加剂，提高了炭砖的高温强度和在使用温度下的尺寸稳定性。
5.高炉用高导热炭砖的耐碱性优于目前市场上的普通高炉炭砖、半石墨质高炉炭砖和高炉用微孔炭砖。
具体实施方式：
结合以下所示之实施例作进一步详述：
实施例1：
高炉用高导热炭砖的原料组成(重量百分比)如下：
经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎为40％；高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎为37％；SiC为3％；煤沥青20％。
干料粒度组成(重量百分比)如下：
16～4mm为20％；4～1mm为30％；1～0.15mm为5％；≤0.15mm为45％。
实施例2：
高炉用高导热炭砖的原料组成(重量百分比)如下：
经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎为50％；高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎为25％；SiC为1％；煤沥青24％。
干料粒度组成(重量百分比)如下：
16～4mm为30％；4～1mm为20％；1～0.15mm为10％；≤0.15mm为40％。
实施例3：
高炉用高导热炭砖的原料组成(重量百分比)如下：
经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎45％；高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎为30％；SiC为2％；煤沥青23％。
干料粒度组成(重量百分比)如下：
16～4mm为25％；4～1mm为25％；1～0.15mm为7％；≤0.15mm为43％。
实施例4：
本发明高炉用高导热炭砖的制造方法，按以下步骤：
(1).将经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎、经高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎、SiC分别粉碎；
(2).筛分：按干料粒度筛分；
(3).配料：
A.按其原料组成(重量百分比)为黏结剂20～24％、经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎40～50％、高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎25～37％、非碳质添加剂SiC1～3％；
A.按干料粒度组成(重量百分比)为：16～4mm为20～30％；4～1mm为20～30％；1～0.15mm为5～10％；≤0.15mm为40～45％。
(4).混捏；
(5).凉料；
(6).挤压成型或振动成型；
(7).焙烧：最高温度在1360-1420℃之间，停留时间10-20小时；
(8).机械加工。
本发明经过实施其理化指标与同类产品对比情况列表
  序号   指标名称   单位   普通高炉炭砖   半石墨质高炉炭砖   高炉用微孔炭砖   高炉用高导热炭砖
  1   灰分   ％   ≤8   ≤8   ≤8
  2   真密度   g/cm3   ≥1.90   ≥1.90   ≥1.90
  3   体积密度   g/cm3   ≥1.50   ≥1.50   ≥1.54   ≥1.6
  4   显气孔率   ％   ≤18.0   ≤18
  5   真气孔率   ％   ≤20   ≤20
  6   耐压强度   MPa   ≥35   ≥30   ≥36.0   ≥30
  7   抗折强度   MPa   ≥7.8   ≥8
  8   透气率   mDa   ≤11.0   ≤70
  9   氧化率   ％   ≤16.0   ≤20
  10   抗碱性   评价   良(LC)   优(U)或良(LC)   优(U)或良(LC)   优(U)
  11   铁水溶蚀率   ％   28
  12   导热系数室温300600800900   W/m.K ≥5.0 ≥7 ≥7.0≥9.0≥10.0≥12.0 ≥25≥30
从表中可看出炭砖的导热系数提高到了30W/m.K(600℃)以上，有利于加强炉底冷却效果，延长高炉寿命。

Claims (4)

1.一种高炉用高导热炭砖，其原料组成(重量百分比)为黏结剂20～24％、经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎40～50％、高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎25～37％、非碳质添加剂SiC1～3％。
2.如权利要求1所述的高炉用高导热炭砖，其特征是干料粒度组成(重量百分比)为：16～4mm为20～30％；4～1mm为20～30％；1～0.15mm为5～10％；≤0.15mm为40～45％。
3.如权利要求1所述的高炉用高导热炭砖，其特征是黏结剂为煤沥青。
4.如权利要求2所述的高炉用高导热炭砖的制造方法，按以下步骤：
(1).将经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎、经高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎、SiC分别粉碎；
(2).筛分：按干料粒度筛分；
(3).配料：
A.其原料组成(重量百分比)为黏结剂20～24％、经石墨电极生产中石墨化工序和加工工序产生的石墨碎40～50％、高炉碳砖生产中焙烧工序和加工工序产生的焙烧碎25～37％、非碳质添加剂SiC1～3％；
B.按干料粒度组成(重量百分比)为：16～4mm为20～30％；4～1mm为20～30％；1～0.15mm为5～10％；≤0.15mm为40～45％；
(4).混捏；
(5).凉料；
(6).挤压成型或振动成型；
(7).焙烧：最高温度范围在1360-1420℃之间，停留时间为10-20小时；
(8).机械加工。
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