专利名称：炭复合砖及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及一种应用于高炉炉底、炉缸、风铁渣口等部位的炭复合砖及其生产方法。
背景技术：
耐火材料的使用遍及金属冶炼、石油化工、建材和机械制造等工业领域，它是各种高炉、加热炉和均热炉等热工设备大量使用的必需材料。目前，国内外开发研制高炉炉缸部位所用炭砖的厂家较多，但是研制出性能指标优良的炭砖厂家较少，例如美国生产的NMA热压小炭砖，该小炭砖在高炉上应用后，高炉寿命明显延长，该产品的主要优点是1)导热率较高，可以达到16w/mk(600℃)以上；2)抗碱侵蚀性能较好，达到优等(U)水平。但是，该小炭砖的性能方面还存在着缺点，主要缺点是1)耐压强度较低(常温＜30Mpa)，以致于使抗侵蚀性、耐磨性较差；2)铁水溶蚀性较差(28.18％)；3)结构不属于微气孔砖，平均孔径为1.083μm，＜1μm孔容积的炭砖占53.4％。同时，该炭砖的生产成本较高，达3～4万元/吨。目前，国内也有厂家引进日本生产的铝炭砖用于高炉炉底炉缸部位，代替美国产品，这样以来增加了企业的不少费用。针对上述这些情况，对于各方面性能较好的耐火材料炭砖的进一步研究是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有耐火材料技术中存在的缺点，提供一种具有导热系数高，抗侵蚀性强，耐压强度高、抗铁水溶蚀性强等性能指标优良的炭复合砖及其生产方法。
本发明的技术方案是一种炭复合砖，以重量百分比表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～30％，粒度3～1mm为20～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
所述的炭复合砖，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～20％，粒度3～1mm为30～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
所述的炭复合砖，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为20～30％，粒度3～1mm为20～30％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
所述的炭复合砖，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为15～25％，粒度3～1mm为25～35％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
上面所述的任一项炭复合砖原料中金属硅的细度为-320目；所述石墨为磷片石墨，碳含量为95％，细度为-100目；所述SiO2的细度为-625目。
上述炭复合砖以电熔刚玉为主体原料(在中小型高炉使用可用优质矾土代替部分电熔刚玉)，电熔刚玉强度高，能够有效地提高炭复合砖的耐压强度及耐磨性，降低气孔率，提高复合砖的抗铁水侵蚀能力；在炭复合砖中加入一定量的鳞片石墨，可以提高其导热率，提高产品的抗铁水性、抗渣性、抗侵蚀性和高温使用性能。采用酚醛树脂作为结合剂，增加残碳量，提高结合能力，提高其抗碱侵蚀性。
本发明炭复合砖的一种生产方法，主要包括以下步骤a)、按配比称取原料，将电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾10～30分钟，即可出料；b)、混合料用桶或塑料包装密封，睏料8～12小时，然后根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型，压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm，按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等；c)、成型的砖坯在烘房中干燥2天以上，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成，先将砖坯从室温经24～36小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温24～30小时，再经72～96小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温72～96小时后，随炉冷却出窑。
产品出窑后，对其理化性能、表面质量和外形尺寸进行检验；将检验合格的炭复合砖按尺寸标准或合同要求进行加工；然后进行预组装和检查，检查合格后绘制预组装图，分层编号；组装图交用户和技术部门存档。
最后将产品入库、保管和发货。有关产品标志、运输、质量和证明书按GB/T10325的规定进行。
本发明的积极有益效果1、本发明产品具有优良的性能，主要应用于高炉炉底、炉缸、风铁渣口等部位，在中小型高炉可以替代用于高炉炉底炉缸的优质炭砖。
表1为本发明的炭复合砖与日本砖性能指标的对比试验结果，从表1可以看出本发明炭复合砖性能的突出优点如下(1)耐压强度高，本发明产品的耐压强度可以达到77MPa以上，完全可以满足高炉炉缸部位使用；(2)抗铁水溶蚀性好，本发明产品的铁水溶蚀指数为0.94％，优于日本同类产品。
(3)导热系数高，优于日本同类产品。
表1 日本砖与本发明炭复合砖性能指标对比
备注日本砖为剖析太钢4350m3高炉使用的日本产品的实物指标。
2、本发明炭复合砖既有美国NMA热压小炭砖较高的导热性能(600℃，＞14W/mk)，良好的抗碱侵蚀性，达到了优等(U)的水平，同时又具有较高的耐压强度(常温＞77Mpa)，良好的耐磨性、优良的抗铁水溶蚀性(铁水溶蚀指数＜1.5％)。在生产时，采用微气孔生产工艺，炭复合砖＜1μm的孔容积＞70％，平均孔径＜0.3μm，有效的提高了产品的抗碱性、抗铁水性、抗炉渣侵蚀性，可以有效提高高炉寿命。
3、本发明有显著的经济和社会效益，有着广阔的市场本发明的产品价格在8000元/t左右，生产成本较低，节资降耗，降低高炉造价；而美国NMA热压小碳砖价格为3～4万元/吨，按差价2.5万元/吨计算，一座高炉应用200～300吨该炭复合砖，可节约投资500～750万元，带来的经济效益是十分明显的，本发明产品能够替代进口同类产品，前景是非常可观的。
具体实施例方式实施例一一种炭复合砖及其生产方法本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10％，粒度3～1mm为40％，粒度1～0.1mm为16％，细度为-320目的电熔刚玉14％，金属硅为5％，石墨为8％，SiO2为2％，酚醛树脂为5％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾10分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料8小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经24小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温24小时，再经72小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温72小时后，随炉冷却出窑。
实施例二、一种炭复合砖及其生产方法，同实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为16％，粒度3～1mm为34％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为6％，石墨为9％，SiO2为1％，酚醛树脂为4％。
实施例三、一种炭复合砖及其生产方法，同实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为28％，粒度3～1mm为22％，粒度1～0.1mm为10％，细度为-320目的电熔刚玉18％，金属硅为8％，石墨为9％，SiO2为2％，酚醛树脂为3％。
实施例四一种炭复合砖及其生产方法本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为20％，粒度3～1mm为30％，粒度1～0.1mm为12％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为7％，石墨为10％，SiO2为2％，酚醛树脂为3％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾30分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料12小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经30小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温28小时，再经80小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温84小时后，随炉冷却出窑。
实施例五一种炭复合砖及其生产方法，同实施例四基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为13％，粒度3～1mm为37％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉14％，金属硅为5％，石墨为12％，SiO2为1％，酚醛树脂为4％。
实施例六一种炭复合砖及其生产方法，同实施例四基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为18％，粒度3～1mm为32％，粒度1～0.1mm为15％，细度为-320目的电熔刚玉15％，金属硅为6％，石墨为8％，SiO2为1％，酚醛树脂为5％。
实施例七一种炭复合砖及其生产方法本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为30％，粒度3～1mm为20％，粒度1～0.1mm为10％，细度为-320目的电熔刚玉18％，金属硅为10％，石墨为8％，SiO2为1％，酚醛树脂为3％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾20分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料10小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经36小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温30小时，再经96小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温96小时后，随炉冷却出窑。
实施例八一种炭复合砖及其生产方法，同实施例七基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为23％，粒度3～1mm为27％，粒度1～0.1mm为12％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为7％，石墨为8％，SiO2为3％，酚醛树脂为4％。
实施例九一种炭复合砖及其生产方法，同实施例七基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为26％，粒度3～1mm为24％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为5％，石墨为10％，SiO2为2％，酚醛树脂为3％。
实施例十一种炭复合砖及其生产方法本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为15％，粒度3～1mm为30％，粒度1～0.1mm为12％，细度为-320目的电熔刚玉15％，金属硅为8％，石墨为12％，SiO2为4％，酚醛树脂为4％。
将称取的电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾25分钟，即可出料。混合料用桶或塑料包装密封，睏料12小时，然后成型。
根据砖的尺寸大小不同，采用400～1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型。压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于1mm。按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。
成型的砖坯在烘房中干燥50小时，砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成。先将砖坯从室温经32小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温28小时，再经90小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温80小时后，随炉冷却出窑。
实施例十一一种炭复合砖及其生产方法，同实施例十基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为25％，粒度3～1mm为25％，粒度1～0.1mm为14％，细度为-320目的电熔刚玉16％，金属硅为6％，石墨为8％，SiO2为3％，酚醛树脂为3％。
实施例十二一种炭复合砖及其生产方法，同实施例十基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于本发明的炭复合砖，以重量百分含量表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为22％，粒度3～1mm为27％，粒度1～0.1mm为13％，细度为-320目的电熔刚玉14％，金属硅为6％，石墨为14％，SiO为1％，酚醛树脂为3％。
权利要求
1.一种炭复合砖，其特征是以重量百分比表示，原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～30％，粒度3～1mm为20～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
2.根据权利要求1所述的炭复合砖，其特征是所述原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～20％，粒度3～1mm为30～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
3.根据权利要求1所述的炭复合砖，其特征是所述原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为20～30％，粒度3～1mm为20～30％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
4.根据权利要求1所述的炭复合砖，其特征是所述原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为15～25％，粒度3～1mm为25～35％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为-320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO2为1～4％，酚醛树脂为3～5％。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的炭复合砖，其特征是所述金属硅的细度为-320目。
6.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的炭复合砖，其特征是所述石墨为磷片石墨，碳含量为95％，细度为-100目。
7.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的炭复合砖，其特征是所述SiO2的细度为-625目。
8.一种权利要求1～4中任一项所述炭复合砖的生产方法，主要包括以下步骤a)、根据权利要求1～4按配比称取原料，将电熔刚玉作为骨料混碾3～5分钟，然后加入酚醛树脂混碾3～5分钟，再加入金属硅、SiO2粉、L-195的石墨，混碾10～30分钟；b)、混合料睏料8～12小时，然后冷模压成型；c)、成型的砖坯干燥后，在还原气氛下高温烧成，先将砖坯从室温经24～36小时缓慢升温，温度达到300±10℃，然后保温24～30小时，再经72～96小时缓慢升温，温度达到1500±20℃，然后保温72～96小时，最后随炉冷却出窑。
全文摘要
本发明公开了一种炭复合砖及其生产方法。该炭复合砖原料中含有电熔刚玉粒度5～3mm为10～30％，粒度3～1mm为20～40％，粒度1～0.1mm为10～16％，细度为－320目的电熔刚玉14～18％，金属硅为5～10％，石墨为8～16％，SiO
文档编号C04B35/66GK101028978SQ20061010720
公开日2007年9月5日 申请日期2006年9月26日 优先权日2006年9月26日
发明者校松波, 宋木森, 邹祖桥, 赵永安, 刘志鹏, 丁权波 申请人:巩义市第五耐火材料总厂