專利名稱：一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐維修用的環(huán)保型碳質(zhì)壓入材料，屬煉鐵耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高爐在生產(chǎn)過程中，尤其是進(jìn)入爐役的中后期，爐體內(nèi)襯會出現(xiàn)不同程度的損壞，出現(xiàn)爐殼紅熱或冷卻壁燒損、煤氣竄漏等現(xiàn)象。因此爐役中后期對爐體的及時維護(hù)是高爐長壽生產(chǎn)的重要保障，其中科學(xué)的爐體維修技術(shù)是延長高爐壽命的主要手段之一。爐身壓入維修作為延長高爐壽命的一項(xiàng)技術(shù)已被國內(nèi)外企業(yè)廣泛應(yīng)用，對穩(wěn)定安全生產(chǎn)起到了促進(jìn)和保障作用。壓入料的應(yīng)用必須根據(jù)爐內(nèi)不同部位和不同的內(nèi)襯情況選擇不同材質(zhì)體系的耐火材料。高爐在生產(chǎn)過程中，爐襯耐火材料會逐漸損壞，爐殼局部溫度升高,爐皮發(fā)紅,爐內(nèi)煤氣從爐襯縫隙竄漏到爐襯、冷卻壁、爐殼之間并形成氣體通道，這時需要停爐檢修。在爐缸部位只能通過爐殼外部開孔壓入修補(bǔ)料方式進(jìn)行維修，爐缸部位主要是采用碳磚作為爐襯，所以相應(yīng)采用碳質(zhì)壓入修補(bǔ)料。壓入料必須有良好的流動性能，能夠在一定的壓力下，使壓入料填充到任何有空隙的地方，而這種良好的作業(yè)賦予性主要靠加入的有機(jī)結(jié)合劑例如液態(tài)焦油或樹脂。但樹脂受熱硬化較快，作業(yè)時間較難保證，而且不能長期存放，不利隨時搶修使用。而普通焦油可以避免上述缺點(diǎn)，但焦油殘?zhí)悸实停瑩]發(fā)份高，對材料整體性能影響較大，而且有毒有害物質(zhì)聞。從專利及文獻(xiàn)檢索來看，壓入料采用過的結(jié)合劑分別有:磷酸鹽、硅酸鹽、水泥、樹月旨、焦油及溶膠。采用的耐火原材料包括礬土、剛玉、焦寶石、碳化硅、氧化鉻及無煙煤等碳質(zhì)材料。由于施工性能對壓入材料 很重要，一般壓入料都加入大量的液態(tài)結(jié)合劑，保證材料有足夠的流動性和壓入特性，但這樣會使材料的揮發(fā)分偏高，造成壓入料在應(yīng)用過程中收縮很大，就不能夠很好地填充空隙，并影響傳熱效果，因此結(jié)合劑的性能及質(zhì)量對壓入料有重要影響。目前普遍應(yīng)用的結(jié)合劑基本都是普通焦油或樹脂。焦油是煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，具有特殊臭味，主要由多環(huán)芳香族化合物組成，主要有1-甲基萘、2-甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、瑩蒽、喹啉、芘等。在400°C以下陸續(xù)有輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油等揮發(fā)出來。焦油中苯的危害最為嚴(yán)重，尤其是蒸汽，即苯的揮發(fā)物，吸入和接觸都中毒，苯致癌主要引起細(xì)胞變異產(chǎn)生癌細(xì)胞。美國環(huán)保署將15種多環(huán)芳烴列為致癌芳烴，并規(guī)定了其中最重要的致癌物一苯并芘(BaP)的排放控制濃度，德國對于焦油浙青中含有的BaP的規(guī)定最為嚴(yán)格，小于50 X 10_4%。澳大利亞要求焦油中苯并芘必須小于2000ppm。我國居住區(qū)空氣質(zhì)量中對苯并芘含量的控制(GB18054-2000)為0.005 μ g/m3，二級空氣標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)平均最高允許濃度為
0.0lyg/m3。而我國對于耐火材料中用的焦油等結(jié)合劑有毒有害物質(zhì)含量沒有具體規(guī)定，經(jīng)實(shí)測苯并芘含量通常在IOOOOppm左右，大大超出了國際上普遍標(biāo)準(zhǔn)。酚醛樹脂是苯酚和甲醛合成的一類有機(jī)物，在600°C以下，陸續(xù)有H20、酹、甲醛、CO、CO2, CH4,甲酚、二甲苯酚等氣態(tài)物質(zhì)排出，其中不少對人體有害。目前還未有采用環(huán)保型有機(jī)結(jié)合劑制備高爐維修用壓入料的報(bào)道?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于加入大量的液態(tài)有機(jī)結(jié)合劑(35%以上)，在應(yīng)用過程中高溫下，會有大量揮發(fā)份逸出，材料收縮嚴(yán)重或在材料中形成空隙，不僅材料耐用性、強(qiáng)度下降，而且影響了壓入料的導(dǎo)熱性能，就不能有效地解決爐殼紅熱、煤氣竄漏等問題。中國專利CN 1654431A“用于壓入修補(bǔ)的耐火材料及制備方法”介紹了一種修補(bǔ)爐襯的壓入料，所含組分耐火材料20 80份，有機(jī)結(jié)合劑3 35份，添加劑I 10份。耐火材料組分為高鋁礬土、焦寶石、剛玉、粘土、碳化硅、碳素材料中二種及二種以上的材料混合物；有機(jī)結(jié)合劑是有機(jī)硅樹脂10 20份、焦油0.01 10份、熱塑性酚醛樹脂60 80份的混合物；添加劑是氧化二鋰0.05 5份、三氧化二硼0.05 4%。用于修補(bǔ)耐火爐襯。其中的有機(jī)結(jié)合劑還是不可避免地會帶來環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用環(huán)保型結(jié)合劑的高爐碳質(zhì)壓入料，它具有良好的強(qiáng)度，抗鐵水、渣侵蝕沖刷性能好、導(dǎo)熱性能好，致密度更高的特點(diǎn)，同時作業(yè)性能優(yōu)異，可以更好地解決高爐爐殼紅熱或冷卻煤氣竄漏等問題。本申請專利技術(shù)的壓入料主要用于高爐爐缸部位，要求有良好的導(dǎo)熱性能，將爐內(nèi)熱量通過冷卻壁傳出從而保護(hù)爐缸。一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料包括組分):電極石墨15 35%、鱗片石墨20 32%，碳化硅4 11%、石英砂5 15%，碳化硼1.0 3.0%，環(huán)保改性焦油24 35%。根據(jù)本發(fā)明的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述保型改性焦油的性能要求殘?zhí)坚?2wt%，30°C粘度< IOOOmPa.S，苯并芘含量< 450ppm。根據(jù)本發(fā)明的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述加入的鱗片石墨(:> 98.5wt%。根據(jù)本發(fā)明的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述電極石墨(1-Omm)為顆粒狀，加入的電極石墨C > 96.5wt%。根據(jù)本發(fā)明的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述碳化硅為細(xì)粉(< 0.074mm)，碳化硅原料要求化學(xué)成分SiC > 90wt%。根據(jù)本發(fā)明的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述加入的石英砂原料中化學(xué)成分SiO2 > 96wt%。根據(jù)本發(fā)明的一種高爐爐缸 維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述抗氧化劑碳化硼(B4C)中，化學(xué)成分B4C > 97wt%.
所述抗氧化劑碳化硼(B4C)的莫氏硬度9.36，導(dǎo)熱系數(shù)100°C為121.4w/m.k。是含碳耐火材料中優(yōu)異的抗氧化劑，可以提高耐火材料的強(qiáng)度和耐侵蝕性。加入的總配料量重量的1.0 3.0wt碳化娃原料要求化學(xué)成分B4C > 97wt%。根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，結(jié)合劑采用一種環(huán)保型改性焦油，其苯并芘含量小于450ppm，是普通焦油的4.5 %，在國際上嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)；其殘?zhí)己勘绕胀ń褂吞岣?0%，達(dá)到殘?zhí)悸?2%，這樣的焦油揮發(fā)份少，有利于提高材料的強(qiáng)度和致密度。另外，所述環(huán)保型改性焦油完全燒結(jié)的干點(diǎn)溫度在400°C以下，而普通焦油在400 V時只有< 50 %的餾出物，這說明環(huán)保改性焦油的燒結(jié)性好，有利于壓入料在低溫時快述燒結(jié)，形成一定強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，為保證施工性能，環(huán)保型改性焦油加入量24 35wt%，性能要求殘?zhí)坚?2wt%，30°C粘度< IOOOmPa.S，苯并芘含量< 450ppm。根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，壓入料采用主原料之一是石墨材料。因?yàn)槭珜?dǎo)熱性好，對高溫鐵水、熔渣不浸潤，因此抗侵蝕滲透性好。細(xì)粉采用鱗片石墨粉(< 0.074mm)，加入的鱗片石墨C > 98.5%，加入量20 32wt%。顆粒采用電極石墨(1-Omm)，加入的電極石墨C > 96.5wt%,加入量15 35wt%。根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，壓入料采用了碳化硅細(xì)粉(< 0.074mm)。因?yàn)镾iC具有高熔點(diǎn)(> 2200°C )，耐高溫，耐侵蝕，高強(qiáng)度，高耐磨性能(莫氏硬度9.2)，線膨脹系數(shù)較小，熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，在耐火材料中是抗渣侵蝕、沖刷性能很好的原料。加入的碳化娃原料總配料量的4 IIwt碳化娃原料要求化學(xué)成分SiC >90wt%。

根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，所述壓入料加入石英砂(< 0.154mm)作為膨脹劑。自然界的石英砂通常以石英相存在，它在573°C可以轉(zhuǎn)變?yōu)棣?石英，有+0.82%的體積膨脹；α-石英在870°C可以轉(zhuǎn)變?yōu)棣?-鱗石英，有+16.0%的體積膨脹；α -石英在1050°C可以轉(zhuǎn)變?yōu)棣?-方石英，有+15.4%的體積膨脹；α -鱗石英在1470°C可以轉(zhuǎn)變?yōu)棣?方石英，有+4.7%的體積膨脹。因此在耐火材料使用過程中的溫度下，它都能不斷有體積膨脹，這正好可以抵消部分壓入料在燒結(jié)過程中的收縮，增加壓入料的致密度、填充性和強(qiáng)度。加入的石英砂原料總配料量的5 15wt%，要求化學(xué)成分SiO2> 96%。根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，所述技術(shù)中加入抗氧化劑碳化硼(B4C)。它的莫氏硬度9.36，導(dǎo)熱系數(shù)100°C為121.4w/m.k。是含碳耐火材料中優(yōu)異的抗氧化劑，可以提高耐火材料的強(qiáng)度和耐侵蝕性。加入的總配料量重量的1.0 3.0wt%,碳化硅原料要求化學(xué)成分B4C > 97%。將上述各種干性原料按所述的比例稱重配料，混合均勻，再加入液態(tài)結(jié)合劑攪拌均勻，經(jīng)密封包裝后，可在生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，炮泥的原料組成搭配合理，不同原料分別起著不同的作用，使壓入料具有良好的綜合性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料具有以下優(yōu)
占-
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I)添加了高導(dǎo)性的碳素材料如鱗片石墨和電極石墨，保證了壓入料的抗侵蝕滲透性能和導(dǎo)熱性能。2)添加了碳化硅原料，提高了壓入料的抗侵蝕性能和抗高溫氣流沖刷
性能。3)采用了膨脹劑石英砂，提高了壓入料的致密度、填充性和強(qiáng)度。4)添加了抗氧化
劑碳化硼，使壓入料抗氧化性好，提高壓入料的強(qiáng)度，保護(hù)壓入料中的碳化硅和碳質(zhì)原料。
5)采用了環(huán)保型改性焦油為結(jié)合劑，大大減少了有毒有害物質(zhì)，并且燒結(jié)性能好，強(qiáng)度形成
快。因此本技術(shù)發(fā)明的碳質(zhì)壓入料流動性、填充性好，致密度、強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性能好，抗熔融
鐵水、渣侵蝕性好，抗高溫氣流沖刷，抗 氧化性好，特別有利于高爐壽命提高和安全生產(chǎn)；該
壓入料含苯并芘等有毒有害物質(zhì)少，有利于環(huán)保。
具體實(shí)施例方式以下，具實(shí)施例具體說明本發(fā)明的高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料。實(shí)施例將上述各種干性原料按所述的比例稱重配料，混合均勻，再加入液態(tài)結(jié)合劑攪拌
均勻，經(jīng)密封包裝后，可在生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種高爐爐缸維修用的環(huán)保型碳質(zhì)壓入料。本發(fā)明組分按重量百分計(jì):電極石墨15 35%、鱗片石墨20 32%，碳化硅4 11 %、石英砂5 15%，碳化硼1.0 3.0%，環(huán)保改性焦油24 35%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料包括組分(wt%): 電極石墨15 35%, 鱗片石墨20 32%， 碳化硅4 11%， 石英砂5 15%， 碳化硼1.0 3.0%, 環(huán)保改性焦油24 35%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述保型改性焦油的性能要求殘?zhí)坚?2wt%，30°C粘度< IOOOmPa.S，苯并芘含量< 450ppm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述加入的鱗片石墨< 0.074mm，C含量> 98.5wt%。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述電極石墨(1-Omm)為顆粒狀，加入的電極石墨C含量> 96.5wt%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述碳化硅為< 0.074mm的細(xì)粉，碳化硅原料要求化學(xué)成分SiC > wt90%。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，所述加入的石英砂< 0.154mm,石英砂原料中化學(xué)成分SiO2 > 96wt%。
8.如權(quán)利要求1所述的一種高爐爐缸維修用環(huán)保型碳質(zhì)壓入料，其特征在于，在所述抗氧化劑碳化硼B(yǎng)4C中，化學(xué)成分B4C > 97wt%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高爐爐缸維修用的環(huán)保型碳質(zhì)壓入料。本發(fā)明組分按重量百分計(jì)(wt％)電極石墨15～35％、鱗片石墨20～32％，碳化硅4～11％、石英砂5～15％，碳化硼1.0～3.0％，環(huán)保改性焦油24～35％。各組分之和為100％。將上述各種干性原料按所述的比例稱重配料，混合均勻，再加入液態(tài)結(jié)合劑攪拌均勻，經(jīng)密封包裝后，可在生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。本技術(shù)發(fā)明的碳質(zhì)壓入料流動性、填充性好，致密度、強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性能高，抗熔融鐵水、渣侵蝕性好，抗高溫氣流沖刷，抗氧化性好，特別有利于高爐壽命提高和安全生產(chǎn)；該壓入料含苯并芘等有毒有害物質(zhì)少，有利于環(huán)保。
文檔編號C04B35/66GK103242048SQ20121002708
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者夏欣鵬, 甘菲芳, 陶衛(wèi)忠, 朱錦明, 居勤章 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司