專利名稱：一種高爐爐底爐缸用炭磚及其制備方法
技術領域：
本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種高爐爐底爐缸用炭磚及其制備方法。
背景技術：
隨著鋼鐵工業的快速發展與煉鐵技術的不斷進步，高爐向大型化、長壽化方向發展。制約高爐長壽的主要環節普遍認為是爐缸爐底部位，這是由于現代化大型高爐強化冶煉后，鐵水環流對爐缸爐底造成巨大的沖刷破壞作用，鐵水極易沿著磚縫和孔隙滲透到磚襯中，對磚襯造成嚴重侵蝕且修補異常困難，從而嚴重影響了高爐壽命。因此對爐缸爐底而言，炭磚質量顯得尤為重要，可以說炭磚的壽命決定了高爐的壽命。“一種用于高爐爐襯的高抗蝕微孔焙燒炭磚”(ZL00116085.0)和“用于煉鐵高爐爐襯的微孔自焙炭磚”(ZL00116084. 2)專利技術，在傳統的炭磚中引入金屬鈦粉，不僅所用原料金屬鈦粉價格昂貴，導致炭磚的生產成本增加，而且炭磚的抗侵蝕性提高甚微；“一種煉鐵高爐爐襯用炭磚及其制備方法”(ZL200410061026. 3)專利技術，在炭磚中引入二氧化鈦粉，一定程度上提高了炭磚的耐蝕性，但不能滿足現代大型高爐的要求； “爐襯用超微孔炭磚及其制造方法”(ZL200410(^6087.6)專利技術，雖< Iym孔容積到達80%以上，但其鐵水溶蝕率較高，為20% ；“一種抗鐵水溶蝕性的高爐炭磚及其制備方法”(CN200910063095. 0)專利技術，所制備炭磚的鐵水溶蝕率為15%左右，“一種爐襯用炭質耐火材料及其制備方法”(CN200910060989.4)專利技術，用土狀石墨替代電鍛無煙煤作為制備炭磚的主原料，僅一定程度上提高了炭磚的微孔化率和抗侵蝕性能(其抗溶蝕指數大于9%)；另有采用將炭磚浸漬于含氧化鋯的溶液中(Materials and Corrosion, 2005, 56 :475-480),雖一定程度上提高了其抗侵蝕性，但其制備工藝復雜，生產成本較高，不利于高爐煉鐵成本的降低。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種生產成本較低和制備工藝簡單的高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，用該方法制備的高爐爐底爐缸用炭磚具有抗鐵水侵蝕性優異、高熱導率和高微孔化率的特點。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是所述炭磚的原料及其百分含量是 電煅無煙煤為30 45wt%，土狀石墨18 30wt%，共混粉33 42wt% ；外加上述原料 10 20wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑。所述炭磚的制備方法是按上述原料和結合劑的質量百分含量，先將電鍛無煙煤和土狀石墨混碾3 5分鐘，再加入熱固性酚醛樹脂進行混碾，混碾時間為5 7分鐘，然后加入共混粉，混碾15 40分鐘，模壓成型或振動成型，成型后于180 220°C條件下干燥，最后在埋炭氣氛和1200 150(TC條件下燒成。所述的土狀石墨的粒度d< lmm(d表示粒度，下同)；電鍛無煙煤的顆粒級配是5<d彡3mm的占30 40%，3 < d彡Imm的占60 70%。所述共混粉的制備方法是將10 35wt%的天然鱗片石墨、12 32wt%的單質硅粉、10 25wt%的α -Al2O3微粉、5 16wt%的金屬鋁粉和13 45wt%的鋯英石微粉混合60 90分鐘；其中天然鱗片石墨的粒度d < 0. 074mm,單質硅粉的粒度d < 0. 045mm, α -Al2O3微粉的平均粒度d < 0. 005mm,金屬鋁粉的粒度d < 0. 074mm,鋯英石微粉的平均粒度 d < 0. 005mm。由于采用上述技術方案，本發明所用原料鋯英石微粉價格相對便宜，有效降低了生產成本；與燒成后再浸漬含^O2溶液的制備方法相比，本發明的制備方法簡單。鋯英石微粉在高溫下原位分解形成氧化鋯和無定形的二氧化硅，所形成的氧化鋯均勻地分布于炭磚的基質中，有利于增強炭磚的抗鐵水侵蝕性，同時形成的無定形二氧化硅在埋炭氣氛下與 CO反應原位形成更多的碳化硅，且成網絡結構分布，填充氣孔，其有利于炭磚熱導率和微孔化率的提高，進一步提高其抗鐵水侵蝕性，所制備的高爐爐底爐缸用炭磚的抗鐵水溶蝕指數< 7%、熱導率達30W/(m · K)以上和< Ιμπι孔容積大于80%因此，本發明的制備工藝簡單和生產成本低，所制備的高爐爐底爐缸用炭磚具有高熱導率、高微孔化率和優異的抗鐵水滲透和溶蝕性能的特點。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。為避免重復，現將本具體實施方式
所涉及原料的技術參數統一描述如下，實施例中不再贅述土狀石墨的粒度d < lmm(d表示粒度，下同)；電鍛無煙煤的顆粒級配是5
<d彡3mm的占30 40%，3 < d彡Imm的占60 70%。共混粉的制備方法是將10 35wt%的天然鱗片石墨、12 32wt%的單質硅粉、10 25襯％的α -Al2O3微粉、5 16wt%的金屬鋁粉和13 45襯％的鋯英石微粉混合60 90分鐘；其中天然鱗片石墨的粒度d < 0. 074mm,單質硅粉的粒度d < 0. 045mm, α -Al2O3微粉的平均粒度d < 0. 005mm,金屬鋁粉的粒度d < 0. 074mm,鋯英石微粉的平均粒度 d < 0. 005mm。實施例1一種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電鍛無煙煤40 45wt %，土狀石墨22 ^wt %，共混粉33 36wt %，外加上述原料 10 的熱固性酚醛樹脂為結合劑。所述炭磚的制備方法是按上述原料和結合劑的質量百分含量，先將電鍛無煙煤和土狀石墨混碾3 5分鐘，再加入熱固性酚醛樹脂進行混碾，混碾時間為5 7分鐘，然后加入共混粉，混碾15 40分鐘，模壓成型，成型后于180 220°C條件下干燥，最后在埋炭氣氛和1200 1300°C條件下燒成。本實施例所制備的高爐爐底爐缸用炭磚經檢測，抗鐵水溶蝕指數6. 4 6. 7%，熱導率(600 0C )為30 34. 4ff/ (m · K)，平均孔徑為0. 086 0. 096 μ m，< Ιμπι孔容積為 80. 2 84. 3%。實施例2一種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電鍛無煙煤；35 40wt %，土狀石墨22 ^wt %，共混粉36 39wt %，外加上述原料 12 16wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑。制備工藝除最后在埋炭氣氛和1300 1400°C條件下燒成外，其余同實施例1。本實施例所制備的高爐爐底爐缸用炭磚經檢測，抗鐵水溶蝕指數6. 3 6. 6%，熱導率(6000C )為31. 8 35. 4ff/ (m · K)，平均孔徑為0. 084 0. 092 μ m，< 1 μ m孔容積為 82. 2 85. 3%。實施例3一種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電鍛無煙煤30 ;35wt %，土狀石墨洸 30wt %，共混粉39 42wt %，外加上述原料 16 20wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑。制備工藝除最后在埋炭氣氛和1400 1500°C條件下燒成外，其余同實施例1。本實施例所制備的高爐爐底爐缸用炭磚經檢測，抗鐵水溶蝕指數6. 4 6. 6%，熱導率(6000C )為32. 6 36. 4ff/ (m · K)，平均孔徑為0. 089 0. 097 μ m，< 1 μ m孔容積為
80.5 83. 3%。實施例4—種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電鍛無煙煤40 45wt %，土狀石墨18 22wt %，共混粉36 39wt %，外加上述原料 11 15wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑。制備工藝除振動成型，在埋炭氣氛和1200 1300°C條件下燒成外，其余同實施例 1。本實施例所制備的高爐爐底爐缸用炭磚經檢測，抗鐵水溶蝕指數6. 0 6. 3%，熱導率(6000C )為32. 6 36. 4ff/ (m · K)，平均孔徑為0. 074 0. 086 μ m，< 1 μ m孔容積為 82. 5 86. 3%。實施例5一種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電鍛無煙煤33 38wt %，土狀石墨23 27wt %，共混粉38 41wt %，外加上述原料 14 18wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑。制備工藝除振動成型，在埋炭氣氛和1300 1400°C條件下燒成外，其余同實施例 1。本實施例所制備的高爐爐底爐缸用炭磚經檢測，抗鐵水溶蝕指數6. 7 7. 0%，熱導率(6000C )為33. 6 36. 8ff/ (m · K)，平均孔徑為0. 076 0. 088 μ m，< 1 μ m孔容積為
81.5 85. 4%。實施例6一種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電鍛無煙煤36 41wt %，土狀石墨25 ^wt %，共混粉33 36wt %，外加上述原料 16 20wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑。制備工藝除振動成型，在埋炭氣氛和1400 1500°C條件下燒成外，其余同實施例 1。本實施例所制備的高爐爐底爐缸用炭磚經檢測，抗鐵水溶蝕指數6. 1 6. 4%，熱
5導率(6000C )為34. 6 37. 8ff/ (m · K)，平均孔徑為0. 080 0. 092 μ m，< 1 μ m孔容積為 80 83. 4%。本具體實施方式
所用原料鋯英石微粉價格相對便宜，有效降低了生產成本；與燒成后再浸漬含溶液的制備方法相比，本發明的制備方法簡單。鋯英石微粉在高溫下原位分解形成氧化鋯和無定形的二氧化硅，所形成的氧化鋯均勻地分布于炭磚的基質中， 有利于增強炭磚的抗鐵水侵蝕性，同時形成的無定形二氧化硅在埋炭氣氛下與CO反應原位形成更多的碳化硅，且成網絡結構分布，填充氣孔，其有利于炭磚熱導率和微孔化率的提高，進一步提高其抗鐵水侵蝕性，所制備的高爐爐底爐缸用炭磚的抗鐵水溶蝕指數< 7%、 熱導率達30W/(m*K)以上和< 1 μ m孔容積大于80%因此，本具體實施方式
的制備工藝簡單和生產成本低，所制備的高爐爐底爐缸用炭磚具有高熱導率、高微孔化率和優異的抗鐵水滲透和溶蝕性能的特點。
權利要求
1.一種高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述炭磚的原料及其百分含量是電煅無煙煤為30 45wt%，土狀石墨18 30wt%，共混粉33 42wt% ；外加上述原料10 20wt%的熱固性酚醛樹脂為結合劑；所述炭磚的制備方法是按上述原料和結合劑的質量百分含量，先將電鍛無煙煤和土狀石墨混碾3 5分鐘，再加入熱固性酚醛樹脂進行混碾，混碾時間為5 7分鐘，然后加入共混粉，混碾15 40分鐘，模壓成型或振動成型，成型后于180 220°C條件下干燥，最后在埋炭氣氛和1200 1500°C條件下燒成。
2.根據權利要求1所述的高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述的電鍛無煙煤的顆粒級配是5 < d彡3mm的占30 40%，3 < d彡Imm的占60 70%。
3.根據權利要求1所述的高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述的土狀石墨的粒度d < 1謹。
4.根據權利要求1所述的高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述的共混粉的制備方法是將10 35wt%的天然鱗片石墨、12 32wt%的單質硅粉、10 25wt%的 α -Al2O3微粉、5 16wt%的金屬鋁粉和13 45wt%的鋯英石微粉混合60 90分鐘。
5.根據權利要求5所述的高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法，其特征在于所述的天然鱗片石墨的粒度d < 0. 074mm,單質硅粉的粒度d < 0. 045mm, α -Al2O3微粉的平均粒度d < 0. 005mm，金屬鋁粉的粒度d < 0. 074mm，鋯英石微粉的平均粒度d < 0. 005mm。
6.根據權利要求1 4項中任一項高爐爐底爐缸用炭磚的制備方法所制備的高爐爐底爐缸用炭磚。
全文摘要
本發明涉及一種高爐爐底爐缸用炭磚及其制備方法。其技術方案是該炭磚原料及百分含量是電煅無煙煤為30～45wt％，土狀石墨18～30wt％，共混粉33～42wt％；外加上述原料10～20wt％的熱固性酚醛樹脂為結合劑。按上述原料和結合劑的含量，將電鍛無煙煤和土狀石墨混碾3～5分鐘，再加入熱固性酚醛樹脂混碾5～7分鐘，然后加入共混粉混碾15～40分鐘，模壓成型或振動成型后于180～220℃條件下干燥，最后在埋炭氣氛和1200～1500℃條件下燒成。本發明具有生產成本低和工藝簡單的特點；所制備的高爐爐底爐缸用炭磚的抗鐵水溶蝕指數＜7％、熱導率達30W/(m·K)以上和＜1μm孔容積大于80％，故該高爐爐底爐缸用炭磚的抗鐵水侵蝕性優異、熱導率高和微孔化率高。
文檔編號C04B35/66GK102432316SQ20111027920
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者朱天彬, 李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 桑紹柏, 趙雷, 金勝利 申請人:武漢科技大學