[发明专利]一种高炉炉缸炉底用耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高炉炉缸炉底用耐火材料及其制备方法。

背景技术

高炉是炼铁的主要设备。随着世界各国钢铁工业的进步，高炉向大型化、高效化和长寿化方向发展。在高炉炼铁过程中，炉缸炉底的工作条件尤其恶劣，其侵蚀和破坏是化学、流体动力学及热变形共同作用的结果；且该部位不能象高炉其他部位那样可在生产过程中修补。因此，普遍认为炉缸炉底用耐火材料是制约高炉长寿的主要环节。

目前，应用于高炉炉缸炉底部位的耐火材料主要包括烧成炭砖、热压炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖、碳复合SiC砖及半石墨化自焙炭砖等。为了延长高炉寿命，陶瓷杯技术也得到广泛应用。该技术强调在采用高热导率炭砖将炉缸热量传递给冷却系统的同时，通过增加具有耐高温、抗渣碱侵蚀、耐冲刷和良好热震稳定性的陶瓷材料制成的陶瓷杯，将炉缸内炭质材料与铁水及其它混合物分隔，从而在相当长一段时间内杜绝了铁水对炭质材料炉缸的侵蚀，实现了炉缸系统的安全、高效和长寿。

“一种用于高炉炉衬的高抗蚀微孔焙烧炭砖”（ZL00116085.0）、“用于炼铁高炉炉衬的微孔自焙炭砖”（ZL00116084.2）、“一种炼铁高炉炉衬用炭砖及其制备方法”（ZL200410061026.3）、“炉衬用超微孔炭砖及其制造方法”（ZL200410026087.6）、“一种抗铁水溶蚀性的高炉炭砖及其制备方法”（ZL200910063095.0）和“一种炉衬用炭质耐火材料及其制备方法”（ZL200910060989.4）专利技术均提供的是炭质耐火材料及其制备方法，尽管他们热导率、微孔化率和抗铁水溶蚀性能指标均较优，但其中的陶瓷相含量一般不超过30%，强度均不高，其抗铁水溶蚀性能亦有待进一步提高。若这些产品和陶瓷杯复合，形成陶瓷材料-炭质材料复合结构，必然会增加高炉砌筑施工的复杂性，也不有利于高炉生产成本的降低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制备工艺简单的高炉炉缸炉底用耐火材料的制备方法；用该方法所制备的耐火材料具有抗铁水溶蚀性能优异、热导率高、微孔化率高和强度高的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述耐火材料的原料及其含量是：人造石墨为32~45wt%，刚玉为20~30wt%，电煅无烟煤为2~10wt%，鳞片石墨为3~10wt%，α-Al₂O₃微粉为4~10wt%，单质硅粉为6~10wt%，金属铝粉为2~4wt%，二茂铁为0.1~0.5wt%，热固性酚醛树脂为15~20wt%。

所述耐火材料的制备工艺是：除热固性酚醛树脂分两次添加外，其余原料按所述含量先将其中的鳞片石墨、α-Al₂O₃微粉、单质硅粉、金属铝粉和二茂铁预混合均匀，制得预混合粉；再将人造石墨、刚玉、电煅无烟煤混合2~5分钟，加入12~16wt%的热固性酚醛树脂进行混碾，混碾时间为5~10分钟，然后加入预混合粉，混碾5~10分钟后，再加入3~4wt%的热固性酚醛树脂，混碾均匀，成型，180~220℃条件下干燥；最后在埋炭气氛下于1100~1450℃条件下烧成。

在上述技术方案中：人造石墨是由废旧石墨电极为原料制得，人造石墨的粒度为0.1~1mm；刚玉的粒度为0.1~1mm，或刚玉的颗粒级配比为：0.1≤d<1mm占60~80wt%，<0.1mm占20~40wt%；电煅无烟煤的粒度为0.1~2mm；鳞片石墨的粒度为<0.074mm；α-Al₂O₃微粉的平均粒径为1~3μm；混碾是在常压或在-0.04~-0.1MPa压力条件下进行。