一種高爐爐襯用炭磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高爐爐襯用炭磚及其制備方法，其制備方法為：預(yù)備電鍛無煙煤30～85％、天然鱗片石墨3～20％、土狀石墨3～20％、Al粉3～8％、二氧化鈦粉0.5～8％、改性瀝青5～20％；先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾5～8分鐘；再加入改性瀝青，混碾5～8分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾10～30分鐘；模壓成型后于150～230℃干燥，最后，在埋炭氣氛下于1200～1500℃燒成。本發(fā)明有益效果為：具有制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、所制備的炭磚抗鐵水溶蝕性能高、導(dǎo)熱性能優(yōu)異等特點(diǎn)。
【專利說明】一種高爐爐襯用炭磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高爐爐襯用炭磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐長(zhǎng)壽化是鋼鐵企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重大舉措。高爐長(zhǎng)壽的重大意義，不僅在煉鐵工序本身，也會(huì)給整個(gè)鋼鐵企業(yè)帶來巨大效應(yīng)，包括生產(chǎn)成本降低、能源消耗減少、污染物排放減少，實(shí)現(xiàn)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的高效化生產(chǎn)、連續(xù)化和緊湊化生產(chǎn)得以延續(xù)進(jìn)行。延長(zhǎng)高爐壽命不僅可以直接節(jié)約大修費(fèi)用，還可以減少因大修而引起的停產(chǎn)損失和經(jīng)濟(jì)效益的提高，決定高爐壽命的區(qū)域主要是爐底和爐缸區(qū)域，尤其是鐵口及鐵口以下的異常侵蝕區(qū)域；由于炭質(zhì)耐火材料具有導(dǎo)熱性好、熱震穩(wěn)定性高、熱膨脹系數(shù)低以及和鐵親和性差等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用作爐底和爐缸內(nèi)襯材料。爐襯材料工作環(huán)境惡劣，對(duì)應(yīng)其使用壽命的影響因素較多，主要有高溫、熱應(yīng)力、堿金屬侵蝕、鐵水對(duì)炭磚的滲透、炭磚的氧化侵蝕、CO分解碳沉積及流動(dòng)不飽和鐵水對(duì)炭磚侵蝕等。因此，開發(fā)具有抗鐵水侵蝕性和抗氧化性優(yōu)異、導(dǎo)熱率高的高爐炭磚，對(duì)于延長(zhǎng)高爐壽命，保證高爐安全生產(chǎn)具有重要意義。
[0003]本發(fā)明旨在提供一種具有抗鐵水侵蝕性和抗氧化性優(yōu)異、導(dǎo)熱率高的高爐炭磚，主要應(yīng)用于高爐爐缸和爐底區(qū)域內(nèi)襯材料?！耙环N抗鐵水溶蝕性的高爐炭磚及其制備方法”(ZL200910063095.0)專利技術(shù)，以高溫電鍛無煙煤為基料，以Si粉、α -Α1203、剛玉為主要原料，以中溫浙青為結(jié)合劑，經(jīng)焙燒、擠壓成型，制得鐵水溶蝕率15%左右的高爐炭磚；“高爐用高導(dǎo)熱炭磚及其制造方法”(ZL200410026100.8)專利技術(shù)，以煤浙青為黏結(jié)劑，添加非碳質(zhì)添加劑SiC等，經(jīng)混捏、涼料、擠壓成型、焙燒，制得導(dǎo)熱系數(shù)大于30W / (m K)的高導(dǎo)熱炭磚；“一種煉鐵高爐爐襯用炭磚及其制備方法”(ZL200910061204.5)專利技術(shù)，在原料中添加改性酚醛樹脂與酚醛樹脂的混合物，經(jīng)混輾、成型后，埋炭氣氛下燒成，制得高爐爐襯用炭磚600°C的導(dǎo)熱系數(shù)大于30W / (m K);“一種高爐爐底爐缸用炭磚及其制備方法”(CN201110279205.4)專利技術(shù)，以熱固性酚醛樹脂為結(jié)合劑，金屬鋁粉、鋯英石粉等作為添加劑，制得具有高導(dǎo)熱率、高微孔化率和優(yōu)異的抗鐵水滲透和溶蝕性能的特點(diǎn)的高爐爐底爐缸用炭磚；“一種煉鐵高爐爐襯用炭磚及其制備方法”(ZL200410061026.3)專利技術(shù)，以電鍛無煙煤、人造石墨、金屬硅粉、碳化硅粉、二氧化鈦粉為主要原料，樹脂為外加劑，制得具有低成本、優(yōu)異的抗鐵水滲透和溶蝕性能、高導(dǎo)熱系數(shù)的炭磚。
[0004]上述專利技術(shù)中，或以浙青作為結(jié)合劑(黏結(jié)劑)，或以樹脂作為結(jié)合劑或添加劑，但都存在一定的問題。由于浙青雜質(zhì)含量大、揮發(fā)份高及殘?zhí)柯瘦^低，將會(huì)使制得的炭磚產(chǎn)品強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)和抗熔損性能下降；采用樹脂作為添加劑或結(jié)合劑，便于產(chǎn)品的低溫或常溫成型，但是將會(huì)顯著提高成本，另外，樹脂炭化后形成非晶態(tài)的玻璃碳，導(dǎo)熱差，殘?zhí)柯实?，大大降低了炭磚的導(dǎo)熱性能。因此，針對(duì)以上方面，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行有效創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、抗鐵水溶蝕性能優(yōu)異、導(dǎo)熱系數(shù)高的高爐爐襯用炭磚及其制備方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種高爐爐襯用炭磚的制備方法，由以下步驟組成:
[0008](I)按照重量百分比配制范圍，預(yù)備電鍛無煙煤30~85 %、天然鱗片石墨3~20%、土狀石墨3~20%、Al粉3~8%、二氧化鈦粉0.5~8%、改性浙青5~20% ；
[0009](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾5~8分鐘；
[0010](3)再加入改性浙青，混碾5~8分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾10~30分鐘；
[0011](4)模壓成型后于150~230°C干燥，最后，在埋炭氣氛下于1200~1500°C燒成；
[0012]所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占10~20%，5~3mm的占15~35%, 3~Imm的占20~40%, I~Omm的占15~30%。
[0013]所述天然鱗片石墨的粒度小于0.088mm，土狀石墨的粒度小于0.088mm, Al粉的粒度小于0.045mm, 二氧化鈦粉的粒度小于0.088mm。
[0014]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青30~60%、高溫浙青30~60%、Si粉I~10%、添加劑0.2~3%按重量百分比混勻，將混勻的物料于120~220°C熱處理10~40分鐘后，再經(jīng)180~400°C 熱處理10~30分鐘，得到改性浙青；所述Si粉的粒度小于0.045mm，所述添加劑為氯化鎳、氯化鐵、氯化鈷、硫酸鎳、硫酸鐵、硫酸鈷中的一種。
[0015]本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚及其制備方法的有益效果為:通過該方法克服了已有技術(shù)存在的，因采用的浙青雜質(zhì)含量大、揮發(fā)份高、殘?zhí)柯实蛯?dǎo)致的炭磚強(qiáng)度、導(dǎo)熱、抗溶損性能的下降，因采用的樹脂炭化形成玻璃碳導(dǎo)致炭磚導(dǎo)熱性能降低，以及制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等缺陷；利用本方法制備的炭磚，具有制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、所制備的炭磚抗鐵水溶蝕性能高(溶蝕指數(shù)小于6.5 %)、導(dǎo)熱性能優(yōu)異^(KTC熱導(dǎo)率大于32W / (mK))等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了避免重復(fù)，先將原料特征統(tǒng)一描述如下:所述天然鱗片石墨的粒度小于
0.088mm, 土狀石墨的粒度小于0.088mm, Al粉的粒度小于0.045mm, 二氧化鈦粉的粒度小于
0.088mm,所述Si粉的粒度小于0.045_。
[0017]實(shí)施例1
[0018]以上本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，主要由以下步驟組成:
[0019](I)以重量百分比為配制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)備電鍛無煙煤30~45%、天然鱗片石墨15~20 %、土狀石墨15~20 %、Al粉5~8 %、二氧化鈦粉5~8 %、改性浙青14~20 % ;
[0020](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾5~7分鐘；
[0021 ] (3)再加入改性浙青，混碾5~7分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾20~30分鐘；
[0022](4)模壓成型后于150~180°C干燥，最后，在埋炭氣氛下于1400~1500°C燒成，所制備的高爐爐襯用炭磚，抗鐵水溶蝕指數(shù)6.2~6.5%，60(TC熱導(dǎo)率為32~35W / (mK)。
[0023]對(duì)于以上特征，所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占10~15%, 5~3mm的占30~35%, 3~Imm的占20~30%, I~Omm的占25~30% ；
[0024]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青30~40%、高溫浙青50~60%、Si粉5~10%、硫酸鈷0.2~2%按重量百分比混勻，將混勻的物料于120~180°C熱處理10~20分鐘后，再經(jīng)300~400°C熱處理10~20分鐘，得到改性浙青。[0025]實(shí)施例2
[0026]以上本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，主要由以下步驟組成:
[0027](I)以重量百分比為配制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)備電鍛無煙煤40~55 %、天然鱗片石墨3~10%、土狀石墨15~20%、Al粉3~5%、二氧化鈦粉0.5~5%、改性浙青14~20% ；
[0028](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾6~8分鐘；
[0029](3)再加入改性浙青，混碾6~8分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾10~20分鐘；
[0030](4)模壓成型后于180~230°C干燥，最后，在埋炭氣氛下于1300~1400°C燒成，所制備的高爐爐襯用炭磚，抗鐵水溶蝕指數(shù)6.0~6.3%，60(TC熱導(dǎo)率為34~37W / (mK)。
[0031]對(duì)于以上特征，所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占15~20%, 5~3mm的占20~30%, 3~Imm的占30~40%, I~Omm的占15~20% ;
[0032]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青40~52%、高溫浙青40~52%、Si粉I~5%、氯化鎳2~3%按重量百分比混勻，將混勻的物料于150~220°C熱處理20~40分鐘后，再經(jīng)180~300°C熱處理20~30分鐘，得到改性浙青。
[0033]實(shí)施例3
[0034]以上本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，主要由以下步驟組成:
[0035](I)以重量百分比為配制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)備電鍛無煙煤55~65%、天然鱗片石墨10~15%、土狀石墨3~10%、Al粉5~8%、二氧化鈦粉2~6%、改性浙青5~10% ；
[0036](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾5~7分鐘；
[0037](3)再加入改性浙青，混碾5~7分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾20~30分鐘；
[0038](4)模壓成型后于180~220°C干燥，最后在埋炭氣氛下于1200~1350°C燒成，所制備的高爐爐襯用炭磚，抗鐵水溶蝕指數(shù)6.2~6.4%，600°C熱導(dǎo)率為33~35W / (m K)。
[0039]對(duì)于以上特征，所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占15~20%，5~3mm的占15~25%，3~Imm的占25~35%，I~Omm的占20~30% ；
[0040]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青50~60%、高溫浙青30~40%、Si粉5~10%、硫酸鐵0.2~2%按重量百分比混勻，將混勻的物料于120~150°C熱處理10~30分鐘后，再經(jīng)300~400°C熱處理10~30分鐘，得到改性浙青。
[0041]實(shí)施例4
[0042]以上本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，主要由以下步驟組成:
[0043](I)以重量百分比為配制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)備電鍛無煙煤60~75 %、天然鱗片石墨3~8%、土狀石墨10~15%、Al粉3~6%、二氧化鈦粉0.5~5%、改性浙青5~10% ；
[0044](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾5~7分鐘；
[0045](3)再加入改性浙青，混碾6~8分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾20~30分鐘；
[0046](4)模壓成型后于200~230°C干燥，最后在埋炭氣氛下于1400~1500°C燒成，所制備的高爐爐襯用炭磚，抗鐵水溶蝕指數(shù)6.0~6.3%，600°C熱導(dǎo)率為34~37W / (m K)。
[0047]對(duì)于以上特征，所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占15~20%，5~3mm的占15~25%，3~Imm的占25~35%，1~Omm的占20~30% ；
[0048]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青50~60%、高溫浙青30~40%、Si粉5~10%、氯化鐵0.2~2%按重量百分比混勻，將混勻的物料于180~220°C熱處理10~30分鐘后，再經(jīng)300~400°C熱處理20~30分鐘，得到改性浙青。
[0049]實(shí)施例5
[0050]以上本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，主要由以下步驟組成:
[0051](1)以重量百分比為配制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)備電鍛無煙煤70~85%、天然鱗片石墨3~8%、土狀石墨3~8%、Al粉3~5%、二氧化鈦粉0.5~2%、改性浙青4~14% ;
[0052](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾6~8分鐘；
[0053](3)再加入改性浙青，混碾5~7分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾10~20分鐘；
[0054](4)模壓成型后于150~180°C干燥，最后在埋炭氣氛下于1300~140(TC燒成，所制備的高爐爐襯用炭磚，抗鐵水溶蝕指數(shù)6.2~6.5%，600°C熱導(dǎo)率為34~36W / (m K)。
[0055]對(duì)于以上特征，所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占15~20%, 5~3mm的占20~30%, 3~Imm的占30~40%, I~Omm的占15~20% ;
[0056]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青40~52%、高溫浙青40~52%、Si粉I~5%、硫酸鎳2~3%按重量百分比混勻，將混勻的物料于120~150°C熱處理20~40分鐘后，再經(jīng)180~300°C熱處理20~30分鐘，得到改性浙青。
[0057]實(shí)施例6
[0058]以上本發(fā)明所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，主要由以下步驟組成:
[0059](1)以重量百分比為配制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)備電鍛無煙煤55~65%、天然鱗片石墨10~15%、土狀石墨3~10%、Al粉5~8%、二氧化鈦粉2~6%、改性浙青5~10% ；
[0060](2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾6~8分鐘；
[0061 ] (3)再加入改性浙青，混碾6~8分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾10~20分鐘；
[0062](4)模壓成型后于200~230°C干燥，最后在埋炭氣氛下于1300~1400°C燒成，所制備的高爐爐襯用炭磚，抗鐵水溶蝕指數(shù)6.5~6.8%，600°C熱導(dǎo)率為35~38W/(m K)。
[0063]對(duì)于以上特征，所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占10~15%, 5~3mm的占30~35%, 3~Imm的占20~30%, I~Omm的占25~30% ；
[0064]其中的改性浙青的制備方法為:將中溫浙青30~40%、高溫浙青50~60%、Si粉5~10%、氯化鈷0.2~2%按重量百分比混勻，將混勻的物料于150~220°C熱處理10~30分鐘后，再經(jīng)300~400°C熱處理10~20分鐘，得到改性浙青。
[0065]以上實(shí)施例是本發(fā)明較優(yōu)選【具體實(shí)施方式】的幾種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高爐爐襯用炭磚的制備方法，其特征在于，由以下步驟組成: (1)按照重量百分比配制范圍，預(yù)備電鍛無煙煤30~85%、天然鱗片石墨3~20%、土狀石墨3~20%、Al粉3~8%、二氧化鈦粉0.5~8%、改性浙青5~20% ; (2)先將電鍛無煙煤、天然鱗片石墨、土狀石墨混碾5~8分鐘； (3)再加入改性浙青，混碾5~8分鐘，然后依次加入Al粉、二氧化鈦粉，混碾10~30分鐘； (4)模壓成型后于150~230°C干燥，最后，在埋炭氣氛下于1200~150(TC燒成； 所述電鍛無煙煤的不同顆粒級(jí)重量百分比的選取為:8~5mm的占10~20%，5~3mm的占15~35%, 3~Imm的占20~40%, I~Omm的占15~30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，其特征在于:所述天然鱗片石墨的粒度小于0.088mm, 土狀石墨的粒度小于0.088mm, Al粉的粒度小于0.045mm, 二氧化鈦粉的粒度小于0.088mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，其特征在于，其中的改性浙青的制備方法為: 將中溫浙青30~60%、高溫浙青30~60%、Si粉I~10%、添加劑0.2~3%按重量百分比混勻，將混勻的物料于120~220°C熱處理10~40分鐘后，再經(jīng)180~400°C熱處理10~30分鐘,得到改性浙青。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，其特征在于:所述Si粉的粒度小于 0.045mmη
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高爐爐襯用炭磚的制備方法，其特征在于:所述添加劑為氯化鎳、氯化鐵、氯化鈷、硫酸鎳、硫酸鐵、硫酸鈷中的一種。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK103613393SQ201310554298
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】陳前琬, 陳文 , 王周福, 王璽堂, 劉浩 申請(qǐng)人:中冶南方邯鄲武彭爐襯新材料有限公司