CN1769239A - 一种炼铁高炉炉衬用炭砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种炼铁高炉炉衬用炭砖耐火材料及其制备方法。所采用的技术方案是：将电煅烧无烟煤、人造石墨、金属硅粉、碳化硅粉、二氧化钛粉均匀混合，外加树脂，经搅拌、成型、干燥、埋碳气氛下烧成。各组分的重量百分含量是，电煅烧无烟煤为50～80％，人造石墨为10～20％，金属硅粉为3～15％，碳化硅粉为2～8％，二氧化钛粉为1～10％，外加剂树脂为5～15％。本发明所用原料二氧化钛价格相对便宜，有效降低了生产成本。碳氮化钛具有高熔点、高硬度、很好的化学稳定性和优良的抗铁水熔损性能，而大大提高了高炉炉衬用炭砖的抗铁水溶损性能。制备的碳砖具有成本低、优异的抗铁水渗透和熔损性能、高导热系数的特点。

Description

一种炼铁高炉炉衬用炭砖及其制备方法
一、技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种炼铁高炉炉衬用炭砖耐火材料及其制备方法。
二、背景技术
为延长高炉寿命，提高耐火材料的质量、尤其是延长炉缸用耐火材料的寿命是必不可少的。从目前来看，高炉炉缸主要采用具有优良性能的炭砖，然而在使用过程中当铁水接触炭砖后，容易发生铁水的渗透，碳素的溶解和铁水对炭砖的机械冲刷，另一方面炭砖容易受到热端的热膨胀、冷端受到炉壳的限制及综合炉底中高铝砖和炭砖膨胀系数的差异引起的热应力破坏和碱金属的破坏作用。这就要求炉缸用炭砖具有良好的抗铁水溶损性和渗透性、高导热性、高高温强度和高抗渣性。如何防止炭砖的脆化和铁水溶蚀成为冶金工作者最关心的问题。
例如，美国联合碳化有限公司(简称UCAR公司)采用热压工艺生产模压小块炭砖(杨斌杰，美国小块炭砖与高炉长寿，梅山科技，1991(1)：49-53)，其制砖工艺与普通的制砖工艺之不同在于原料加入模子以后实行边加热边加压，这样使得因结合剂产生的气体逸出造成的孔隙在高压作用下被封口或堵死，同时，炭砖组成上除采用煅烧无烟煤和人造石墨外，还引入碳化硅和二氧化硅，制成的碳砖体积密度高，其导热性、抗碱性、抗渗透性和抗热应力破坏的性能都极为优越，其最显著特点是要求炭砖本身具有很好导热性，以保证整个砌体和冷却壁之间良好导热性，使砖的表面粘上一层“自衬”，以提高砖衬的抗铁水、抗渣和碱侵蚀能力。日本、法国通过添加金属硅等(郭清勋译，高炉用优质微孔碳砖，国外耐火材料，1996(7)：23-27)，使炭砖气孔微孔化，从而提高炭砖的抗铁水渗透性，在气孔中形成SiC、Si-O-N晶须或颗粒，达到炭砖微孔化，使大部分气孔直径小于1um，同时在基质中添加5～10％氧化铝粉，并用树脂代替煤焦油沥青作为结合剂，提高炭砖的抗铁水溶蚀性和抗渗透性，增加石墨含量提高炭砖的导热性。我国宝钢、武钢、首钢、本钢等高炉大量采用国外优质炭砖，高炉炉况也明显改善，但这些进口产品价格相当昂贵。国内虽有不少厂家也在开发此类炭砖，如“一种用于高炉炉衬的高抗蚀微孔焙烧炭砖”(CN00116085.0)和“用于炼铁高炉炉衬的微孔自焙炭砖”(CN.00116084.2)专利技术，在传统的炭砖配方里引入金属钛，一定程度上提高了炭砖的耐蚀性，但所用原料金属钛价格昂贵，导致生产成本增加，不利于高炉炼铁成本的降低，且国产炭砖普遍存在质量不稳定，许多大型高炉用炭砖仍然依赖进口，花去了大量外汇。
三、发明内容
本发明的任务是提供一种成本低、具有优异的抗铁水渗透和熔损性能、高导热系数的炼铁高炉炉衬用炭砖耐火材料及其制备方法。
为完成上述任务，本发明所采用的技术方案是：将电煅烧无烟煤、人造石墨、金属硅粉、碳化硅粉、二氧化钛粉均匀混合，外加树脂，经搅拌、成型、干燥、埋碳气氛下烧成。
上述各组分的重量百分含量是，电煅烧无烟煤为50～80％，人造石墨为10～20％，金属硅粉为3～15％，碳化硅粉为2～8％，二氧化钛粉为1～10％，外加剂树脂为5～15％。
由于本发明所用原料二氧化钛价格相对便宜，有效降低了生产成本。碳氮化钛具有高熔点、高硬度、很好的化学稳定性和优良的抗铁水熔损性能，而经过高温处理过的试样内部就有碳氮化钛原位生成，且成网状结构分布，大大提高了高炉炉衬用炭砖的抗铁水溶损性能。
因此，采用上述技术方案所制备的碳砖具有成本低、优异的抗铁水渗透和熔损性能、高导热系数的特点。本发明制备的含钛化合物炭砖与国内某厂家生产的炭砖的抗铁水熔损性能比较见表1。
表1两种材质抗铁水熔损性能比较
  含钛化合物炭砖   国内某厂家生产的炭砖
  抗铁水熔损指数(％)   8.9％   13.5％
  抗铁水渗透性能   轻度   轻度
四、具体实施方式
实施例1：
本实施例的炼铁高炉炉衬用炭砖可按照下述重量百分含量配制：电煅烧无烟煤60～70％；人造石墨9～12％；金属硅粉4～14％；碳化硅粉3～8％；二氧化钛粉4～9％；外加剂树脂8％。经搅拌、成型、干燥，埋碳气氛下烧成。
本实施例所制备的含钛化合物炭砖与国内某厂家生产的炭砖的抗铁水熔损性能比较见表2。
表2两种材质抗铁水熔损性能比较
  含钛化合物炭砖   国内某厂家生产的炭砖
  抗铁水熔损指数(％)   9.0％   13.5％
  抗铁水渗透性能   轻度   轻度
实施例2：
本实施例的炼铁高炉炉衬用炭砖可按照下述重量百分含量配制：电煅烧无烟煤65～75％；人造石墨9～14％；金属硅粉7～12％；碳化硅粉3～8％；二氧化钛粉1～4％；外加剂树脂12％。经搅拌、成型、干燥，埋碳气氛下烧成。
本实施例所制备的含钛化合物炭砖与国内某厂家生产的炭砖的抗铁水熔损性能比较见表3。
表3两种材质抗铁水熔损性能比较
  含钛化合物炭砖   国内某厂家生产的炭砖
  抗铁水熔损指数(％)   10％   13.5％
  抗铁水渗透性能   轻度   轻度
实施例3：
本实施例的炼铁高炉炉衬用炭砖可按照下述重量百分含量配制：电煅烧无烟煤65～75％；人造石墨9～14％；金属硅粉7～12％；碳化硅粉3～8％；二氧化钛粉5～8％；外加剂树脂10％。经搅拌、成型、干燥，埋碳气氛下烧成。
本实施例所制备的含钛化合物炭砖与国内某厂家生产的炭砖的抗铁水熔损性能比较见表4。
表4两种材质抗铁水熔损性能比较
  含钛化合物炭砖   国内某厂家生产的炭砖
  抗铁水熔损指数(％)   9.5％   13.5％
  抗铁水渗透性能   轻度   轻度

Claims (3)

1、一种炼铁高炉炉衬用炭砖的制备方法，其特征在于将电煅烧无烟煤、人造石墨、金属硅粉、碳化硅粉、二氧化钛粉均匀混合，外加树脂，经搅拌、成型、干燥，埋碳气氛下烧成。
2、根据权利要求1所述的用于炼铁高炉炉衬炭砖的制备方法，其特征在于各组分的重量百分含量是：电煅烧无烟煤为50～80％，人造石墨为10～20％，金属硅粉为3～15％，碳化硅粉为2～8％，二氧化钛粉为1～10％，外加剂树脂为5～15％。
3、根据权利要求1、2所述的用于炼铁高炉炉衬炭砖的制备方法所制备的用于炼铁高炉炉衬的炭砖。
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