專利名稱：一種用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不定形耐火材料，更具體地指一種用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，該膠泥主要用于高爐爐身銅質(zhì)冷卻板與石墨磚之間的砌筑和充填。
背景技術(shù)：
高爐是冶金行業(yè)必不可少的大型冶煉設(shè)備，傳統(tǒng)用來煉鐵的高爐爐身的內(nèi)襯耐火材料大多采用單一的硅酸鋁系或炭化硅磚，業(yè)內(nèi)人士知道硅酸鋁系和炭化硅磚雖然強(qiáng)度較高但兩者的導(dǎo)熱性能較差，尤其硅酸鋁系磚的導(dǎo)熱系數(shù)更低，約為2W/m·K，這類內(nèi)襯磚作為高爐爐內(nèi)工作表面，由于其導(dǎo)熱系數(shù)低，很難通過埋設(shè)在磚襯內(nèi)冷卻設(shè)備將高爐爐內(nèi)工作表面的熱量帶走，不利于降低高爐爐襯表面溫度，由此極易造成高爐內(nèi)的物料對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕，也不利于高爐爐內(nèi)的熔融物在爐襯表面凝固并形成渣皮，形成爐襯的保護(hù)層，最終影響高爐的壽命。傳統(tǒng)用于砌筑硅酸鋁系和碳化硅磚或自焙碳磚的膠泥也存在導(dǎo)熱系數(shù)低、或常溫(20℃)不固化、或高溫?zé)o強(qiáng)度、或低溫強(qiáng)度低，即無法同時(shí)滿足在低中高不同溫度條件下具有較高粘接強(qiáng)度的要求，對(duì)高爐提高強(qiáng)制冷卻能力，制約了增加產(chǎn)量和延長高爐壽命。
隨著高爐冶煉工藝的發(fā)展及大型高爐強(qiáng)化冶煉的需要，要求高爐的內(nèi)襯要在具有良好的抗侵蝕性能、熱震性能的同時(shí)，增加爐襯的導(dǎo)熱性能，從而達(dá)到提高爐體的冷卻強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高爐一代爐齡的高產(chǎn)并且長壽。因此，本申請(qǐng)人在高爐爐身的內(nèi)襯，采用了單一石墨磚或由高強(qiáng)度的碳化硅磚與高導(dǎo)熱的石墨磚相結(jié)合的復(fù)合爐襯。在這類高爐爐襯結(jié)構(gòu)中，利用石墨磚導(dǎo)熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硅酸鋁系和炭化硅磚的特點(diǎn)，把石墨磚和面向高爐爐內(nèi)、作為承受高溫環(huán)境工作面的碳化硅磚表面的熱量，通過埋設(shè)在磚襯內(nèi)的冷卻板中的水帶走，從而達(dá)到降低磚襯工作表面溫度、延緩高爐物料對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕的效果。銅質(zhì)冷卻板的主要功能就是利用銅的高導(dǎo)熱性，通過冷卻板內(nèi)的冷卻水，去冷卻冷卻板周圍的爐襯耐火材料，以實(shí)現(xiàn)提高耐火材料使用壽命。此外，在冷卻板與周圍的耐火磚之間，需要有填充膠泥。根據(jù)設(shè)計(jì)思想，對(duì)于這種膠泥，要求具有良好的導(dǎo)熱性能，這種膠泥要有利于減少冷卻板與周圍石墨磚或碳化硅磚之間的熱阻、實(shí)現(xiàn)石墨磚或碳化硅磚向冷卻板的有效傳熱；而在強(qiáng)度特性上具有一般膠泥所沒有的性能，即，常溫時(shí)具有一定的強(qiáng)度，以利于施工和滿足一定的砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，而隨著溫度的升高，其粘接強(qiáng)度下降。這個(gè)要求是考慮到高爐經(jīng)過長期工作到了爐役中、后期，冷卻板難免出現(xiàn)破損情況，一旦冷卻板發(fā)生破損需要即使更換時(shí)，可以使冷卻板與周圍石墨磚之間的粘接強(qiáng)度降低，方便冷卻板更換施工，減少高爐停爐時(shí)間，提高高爐生產(chǎn)率。在實(shí)際操作中，當(dāng)冷卻板發(fā)生破損后，冷卻板中的冷卻水將被立即關(guān)閉，冷卻板周圍的環(huán)境溫度隨之升高，環(huán)境溫度達(dá)到1000℃，而傳統(tǒng)的填料或膠泥一般都具有粘接強(qiáng)度隨溫度的升高而升高的特點(diǎn)，無法適用于冷卻板與石墨磚之間充填。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，該膠泥具有導(dǎo)熱系數(shù)高，低溫時(shí)有一定強(qiáng)度、高溫時(shí)強(qiáng)度較低的性能，能作為高爐爐身銅質(zhì)冷卻板的砌筑和填料。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥由石墨、防氧化劑、結(jié)合劑組合，以重量計(jì)，石墨、防氧化劑、結(jié)合劑按如下比例進(jìn)行混合，石墨 40％-60％；結(jié)合劑38％-58％；防氧化劑 2％-4％。
所述的膠泥中還加入添加劑。
所述的防氧化劑選用防氧化金屬硅。
所述的結(jié)合劑選用樹脂結(jié)合劑。
在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，該膠泥由石墨、防氧化劑、結(jié)合劑組成，并將石墨、防氧化劑、結(jié)合劑按比例進(jìn)行混合。還加入了少量的添加劑。由于石墨材料具有很高的導(dǎo)熱性能，在高溫下與熔融金屬潤濕角大的特點(diǎn)，因而使得膠泥具有較高導(dǎo)熱性及良好的抗侵蝕性能；同時(shí)抗氧化劑金屬硅能改善石墨材料在高溫下易氧化的缺點(diǎn)，而結(jié)合劑采用樹脂結(jié)合劑，樹脂的高固含量也保證了膠泥的常溫強(qiáng)度。該膠泥在低溫條件下，具有一定強(qiáng)度來滿足高爐砌筑施工時(shí)所需要的結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的要求，而在高溫條件下導(dǎo)熱性能隨著溫度的升高，其粘接強(qiáng)度下降。這種膠泥的使用有利于減少冷卻板與周圍石墨磚或碳化硅磚之間的熱阻、實(shí)現(xiàn)石墨磚向冷卻板的有效傳熱，高溫時(shí)其粘接強(qiáng)度下降，有利于冷卻板破損后的快速更換，完全能適用于冷卻板與石墨磚之間砌筑及充填。
具體實(shí)施例方式
正如在前面的背景技術(shù)中所描述的，本發(fā)明的膠泥主要是作為高爐爐身中的冷卻板與石墨磚之間的填充膠泥，該膠泥必須具有在低溫(110℃)下有一定強(qiáng)度來滿足高爐砌筑施工時(shí)所需的結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的要求，在高溫(1000℃)強(qiáng)度較低的特性，以利于冷卻板更換時(shí)降低冷卻板與相鄰耐火磚的粘接強(qiáng)度。因此在本發(fā)明中，膠泥由括石墨、防氧化劑、結(jié)合劑組成，其中石墨為40％-60％，結(jié)合劑為38％-58％，防氧化劑為2％-4％。此外，所述的膠泥中還加入微量的添加劑(市售)。所述的防氧化劑選用防氧化金屬硅。所述的結(jié)合劑選用樹脂結(jié)合劑，該樹脂為普通常溫固化類樹脂，且具有高固含量。在該膠泥中，我們所選用的石墨與石墨磚相同的原料，充分的利用了石墨材料所具有的高導(dǎo)熱性能，在高溫下與熔融金屬潤濕角大的特點(diǎn)，使膠泥具有較高導(dǎo)熱性及良好的抗侵蝕性能并能與石墨磚進(jìn)行充分粘接。加入抗氧化劑，改善石墨材料在高溫下易氧化的缺點(diǎn)；結(jié)合劑采用了固化類樹脂結(jié)合劑，保證了膠泥在常溫下的強(qiáng)度。添加劑為市售的普通分散劑，以利于石墨與熟樹脂充分混合。
按上述組份及比例配制的膠泥，導(dǎo)熱系數(shù)能達(dá)到10W/m·K以上，耐壓強(qiáng)度在110℃情下，24小時(shí)烘干后達(dá)到1MPa以上；在溫度1000℃的情況下，燃燒3小時(shí)之后，耐壓強(qiáng)度僅在0.5MPa到1MPa之間。
實(shí)施例1在該實(shí)施例中，以重量計(jì)，該膠泥的組成成份及各成份所占比例分別為石墨為53％，防氧化劑金屬硅為4％，常溫固化類樹脂結(jié)合劑為43％，另加少許添加劑，該添加劑即為普通分散劑(市售產(chǎn)品)。
根據(jù)這樣的比例混合而成的膠泥的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到16.35W/m·K，其余的所有理化性能參數(shù)經(jīng)過測試，其結(jié)果見下表1，表1

實(shí)施例2在該實(shí)施例中，以重量計(jì)，該膠泥的組成成份及各成份所占比例分別為石墨為50％，防氧化劑金屬硅為3％，普通常溫固化類樹脂結(jié)合劑為47％，另加少許添加劑，該添加劑即為普通分散劑(市售產(chǎn)品)。
根據(jù)這樣的比例混合而成的膠泥的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到13.38W/m·K，其余的所有理化性能參數(shù)經(jīng)過測試，其結(jié)果見下表2，表2

實(shí)施例3在該實(shí)施例中，以重量計(jì)，該膠泥的組成成份及各成份所占比例分別為石墨為48％，防氧化劑金屬硅為4％，普通常溫固化類樹脂結(jié)合劑為48％，另加少許添加劑，添加劑即為普通分散劑(市售產(chǎn)品)。
根據(jù)這樣的比例混合而成的膠泥的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到12.73W/m·K，其余的所有理化性能參數(shù)經(jīng)過測試，其結(jié)果見下表3，表3

依本發(fā)明上述所列出的成份、比例，以及上述各實(shí)施例所制作的膠泥主要適用于高爐爐身銅質(zhì)冷卻板與石墨磚之間的砌筑和填充。該膠泥在低溫條件下，具有一定強(qiáng)度來滿足高爐砌筑施工時(shí)所需要的結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的要求，在高溫條件下導(dǎo)熱性性能好、與銅的粘接強(qiáng)度低的特點(diǎn)，有利于在冷卻板破損斷水后降低冷卻板與相鄰耐火磚的粘接強(qiáng)度，提高冷卻板的更換速度，縮短高爐休風(fēng)時(shí)間，增加高爐產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1，一種用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，其特征在于該膠泥包括石墨、防氧化劑、結(jié)合劑，以重量計(jì)，石墨、防氧化劑、結(jié)合劑按如下比例進(jìn)行混合，石墨40％-60％；結(jié)合劑 38％-58％；防氧化劑2％-4％。
2，如權(quán)利要求1所述的用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，其特征在于所述的膠泥中還加入添加劑。
3，如權(quán)利要求1或2所述的用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，其特征在于所述的防氧化劑選用防氧化金屬硅。
4，如權(quán)利要求1或2所述的用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，其特征在于所述的結(jié)合劑選用樹脂結(jié)合劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于砌筑高爐爐身內(nèi)冷卻板的膠泥，該膠泥包括石墨、防氧化劑、結(jié)合劑，并將石墨、防氧化劑、結(jié)合劑按比例進(jìn)行混合。還加入了少量的添加劑。由于石墨材料具有很高的導(dǎo)熱性能，抗氧化劑能改善石墨材料在高溫下易氧化的缺點(diǎn)，而結(jié)合劑采用高固含量樹脂類結(jié)合劑，增強(qiáng)膠泥的粘結(jié)性能和耐高溫性能，樹脂的高固含量也保證了膠泥的常溫強(qiáng)度。該膠泥在低溫條件下，具有一定強(qiáng)度來滿足高爐砌筑施工時(shí)所需要的結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的要求，而在高溫條件下強(qiáng)度降低，導(dǎo)熱性能高，該膠泥的使用有利于減少冷卻板與周圍石墨磚或碳化硅磚之間的熱阻、實(shí)現(xiàn)石墨磚向冷卻板的有效傳熱。
文檔編號(hào)C04B35/63GK101033146SQ20061002455
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者邰力, 唐坤, 甘菲芳, 姜華, 徐家仁, 劉振均 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司, 武漢威林爐襯材料有限責(zé)任公司