[发明专利]一种炉衬用炭质耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炭质耐火材料技术领域，具体涉及一种炉衬用炭质耐火材料及其制备方法。

背景技术

近年来高炉炉缸、炉底的工作条件变得极其恶劣，侵蚀、破损的速度十分迅速，炉缸和 炉底储存着炽热的铁水，修补异常困难，因而如何提高高炉炉缸、炉底的炉衬寿命成为冶金 工作者共同的课题。高炉炉缸、炉底用炭质耐火材料损毁主要有以下几方面：铁水的渗透、 溶蚀和冲刷，碱金属侵蚀，热应力破坏，氧化熔蚀，CO分解产生C沉积等。

炭质耐火材料的制造方法一般是以电锻无烟煤作骨料，加入天然鳞片石墨或人造石墨， 以煤焦油沥青(酚醛树脂)作为结合剂经配料、混辗、冷态模压或振动成型后埋炭焙烧而成。 对于炼铁高炉用炭质耐火材料，在其生产过程中还经常加入金属硅粉和刚玉粉来提高其微孔 特性和抗侵蚀性能。但是电锻煤是由无烟煤经1700℃以上高温煅烧而成，能耗高且其导热系 数较低一般为2～5W/(m·K)，微孔化率不高(10～20μm，＜1μm孔容积百分率占30～45％，而且 众所周知，颗粒料的性能直接影响炭砖的性能，因此目前采用普通电锻煤作为主原料来制备 的炭砖的导热系数和微孔化率普遍偏低。

发明内容

本发明旨在克服现有炭质耐火材料的技术缺陷，目的是提供一种生产成本较低、工艺简 单的炉衬用炭质耐火材料的制备方法，用该方法制备的炉衬用炭质耐火材料微孔化率高、导 热系数高和抗铁水熔损性优良。

为完成上述任务，本发明采用的技术方案是：炉衬用炭质耐火材料的原料质量百分含量 是：土状石墨为37～72wt％、天然鳞片石墨为5～40wt％、单质硅粉为3～15wt％和氧化铝微 粉为3～8wt％，外加上述混合料15～25wt％的中温沥青或8～15wt％的酚醛树脂。

炉衬用炭质耐火材料的制备工艺是：先将土状石墨干混辗1～3分钟，加入中温沥青进行 热态混辗或加入酚醛树脂进行冷态混辗，混辗时间为3～5分钟，再加入单质硅粉、氧化铝微 粉和天然鳞片石墨，热态混辗或冷态混辗15～30分钟，然后进行热态模压或冷态模压或振动 成型，最后在埋炭气氛下于1100～1400℃条件下烧成。

其中：土状石墨的颗粒级配是：粒度为5～3mm的占10～20wt％，粒度为3～1mm的 占15～32wt％，粒度为1～0mm的占12～20wt％；天然鳞片石墨的粒度＜0.074mm；单质硅 粉的粒度＜0.045mm，氧化铝微粉的粒度＜0.005mm；热态混辗的温度为110～150℃；热态模 压的温度为模具温度～110℃。

由于采用上述技术方案，本发明所采用的主要原料为土状石墨价格便宜，由于土状石墨 为天然矿物不用煅烧，省去了原料高温煅烧工序，有利于炭素厂节约能源，降低成本。又由 于土状石墨具有超高的微孔特性、较高的导热性能和含有灰分，因而所制备的炭质耐火材料 平均孔径小(小于0.1μm)而＜1μm孔容积百分率大(大于85％)，导热系数高(大于20W/(m·K)) 可有效地降低所制备炭质耐火材料的铁水溶蚀指数(不大于10％)。

所以，本发明可大大降低炭质耐火材料的生产成本，并使产品具有高的微孔化率和导热 性能，同时具有优异的抗铁水熔损性。本发明所制备的炭质耐火材料适合用作炼铁高炉炉缸 及炉底内衬的炭砖耐火材料，也可以作为矿热炉、电石炉、炼铝及化工工业炉衬用炭质耐火 材料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。

实施例1

一种炉衬用炭质耐火材料及其制备方法，该耐火材料的原料质量百分含量是：土状石墨 为37～40wt％、天然鳞片石墨为37～40wt％、单质硅粉为12～15wt％和氧化铝微粉为7～ 8wt％，外加上述混合料8～10wt％的酚醛树脂。

该耐火材料的制备工艺是：先将土状石墨干混辗1～3分钟，加入酚醛树脂进行冷态混辗， 混辗时间为3～5分钟，再加入单质硅粉、氧化铝微粉和天然鳞片石墨，冷态混辗15～30分 钟，然后进行冷态模压成型，最后在埋炭气氛下于1350～1400℃条件下烧成。

其中：土状石墨的颗粒级配是：粒度为5～3mm的占10～20wt％，粒度为3～1mm的 占15～32wt％，粒度为1～0mm的占12～20wt％；天然鳞片石墨的粒度＜0.074mm；单质硅 粉的粒度＜0.045mm，氧化铝微粉的粒度＜0.005mm。