通过半石墨化包含C和SI的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料.pdf

上传人:le****a 文档编号:5350891 上传时间:2019-01-07 格式:PDF 页数:9 大小:346.47KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201280026002.7

申请日:

2012.04.23

公开号:

CN103620331A

公开日:

2014.03.05

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):F27D 1/00申请公布日:20140305|||专利申请权的转移IPC(主分类):F27D 1/00登记生效日:20170905变更事项:申请人变更前权利人:西格里碳素欧洲公司变更后权利人:西格里CFL CE 有限责任公司变更事项:地址变更前权利人:德国威斯巴登变更后权利人:德国迈廷根|||实质审查的生效IPC(主分类):F27D 1/00申请日:20120423|||公开

IPC分类号:

F27D1/00; C21B7/06; C04B35/52; C04B35/532

主分类号:

F27D1/00

申请人:

西格里碳素欧洲公司

发明人:

詹努兹·图马拉; 克里斯蒂安·威贝尔; 弗兰克·希尔特曼

地址:

德国威斯巴登

优先权:

2011.05.27 EP 11167940.3

专利代理机构:

中原信达知识产权代理有限责任公司 11219

代理人:

郭国清;穆德骏

PDF下载: PDF下载
内容摘要

一种特别适用于高炉内衬中的耐火材料,该耐火材料可通过包括以下步骤的方法来获得:a)提供包含焦炭、硅以及粘结剂的混合物,b)将在步骤a)中提供的混合物成型为生坯块体,c)烘焙步骤b)的生坯块体,以及d)在1600和2000℃之间的温度下使步骤c)的经烘焙的块体半石墨化。

权利要求书

权利要求书
1.  一种特别适用于高炉内衬中的耐火材料,所述耐火材料可通过包括以下步骤的方法来获得:
a)提供如下的混合物,其包含
-焦炭,
-硅,和
-粘结剂,
b)将在步骤a)中提供的混合物成型为生坯块体,
c)烘焙步骤b)的生坯块体,和
d)在1600和2000℃之间的温度下使步骤c)的经烘焙的块体半石墨化。

2.  根据权利要求1所述的耐火材料,其中,在步骤a)中提供的焦炭包含各向同性焦炭达到至少50重量%、优选地至少80重量%、更优选地至少90重量%、甚至更优选地至少95重量%、特别优选地至少99重量%,并且最优选地仅由各向同性焦炭组成。

3.  根据权利要求1或2所述的耐火材料,其中,在步骤a)中提供的焦炭具有至多0.1重量%、优选地至多0.05重量%、更优选地至多0.01重量%、甚至更优选地至多0.005重量%并且最优选地至多0.001重量%的铁含量。

4.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,在步骤a)中提供的混合物还包含石墨。

5.  根据权利要求4所述的耐火材料,其中,所述石墨为合成石墨。

6.  根据权利要求4或5所述的耐火材料,其中,基于所述耐火 材料的干燥聚集体,在步骤a)中提供的混合物包含60至85重量%并且优选地65至75重量%的焦炭和石墨的混合物。

7.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,基于所述耐火材料的干燥聚集体,在步骤a)中提供的混合物包含5至15重量%并且优选地8至12重量%的硅。

8.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,基于所述耐火材料的干燥聚集体,在步骤a)中提供的混合物还包含6至14重量%并且优选地8至12重量%的二氧化钛。

9.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,基于所述耐火材料的干燥聚集体,在步骤a)中提供的混合物还包含4至15重量%并且优选地8至12重量%的碳化硅-碳粉的混合物,所述混合物包含至少50重量%的碳化硅。

10.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,所述至少一种粘结剂选自煤焦油沥青、石油沥青、酚醛树脂、糠基树脂、煤焦油、石油焦油以及两种或多种上述化合物的任何混合物。

11.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,在步骤a)中提供的混合物包含:
-如下成分的混合物:
-具有至多0.1重量%的铁含量的焦炭和石墨的混合物,其比例为60至80重量%,并且优选地为65至75重量%,
-硅,其比例为7至12重量%,并且优选地为9至11重量%,
-二氧化钛,其比例为8至13重量%,并且优选地为9至11重量%,和
-碳化硅-碳粉,其比例为6至13重量%,并且优选地为8至11重量%,其中,上述成分的总和为100重量%,
以及
-至少一种粘结剂。

12.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,通过块压、挤出、热压或振动成型,实施在步骤b)中的成型。

13.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,在步骤c)中,在700和1200℃之间、优选地在800和1100℃之间并且更优选地在800和900℃之间的温度下,烘焙所述生坯块体。

14.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,在步骤d)中,在1700和2000℃之间、优选地在1800和2000℃之间并且更优选地在1900和2000℃之间的温度下,使经烘焙的块体半石墨化。

15.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,在根据步骤d)的半石墨化之前和/或之后,用浸渍剂浸渍经热处理的块体,所述浸渍剂优选地选自煤焦油、石油焦油、煤焦油沥青、石油沥青、树脂以及两种或多种上述化合物的混合物,并且其中,优选地在700和1200℃之间的温度下,更优选地在800和1100℃之间的温度下并且甚至更优选地在800和900℃之间的温度下,重新烘焙所述浸渍的生坯块体。

16.  根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料,其中,在一个步骤中实施步骤c)和d)。

17.  一种包括如下内衬的高炉,其中,所述内衬包含至少一种根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料。

18.  根据权利要求1至16中的任一项所述的耐火材料在高炉内衬中的用途。

说明书

说明书通过半石墨化包含C和Si的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料
技术领域
本发明涉及一种用于高炉内衬的耐火材料,涉及一种包括包含这种耐火材料的内衬的高炉,并且涉及这种耐火材料在高炉内衬中的用途。
背景技术
耐火材料的特征在于,在高温下例如,在高于1000℃的温度下保持高强度。由于这个原因,耐火材料用于多种应用中作为用于熔体等的坩埚的材料,其中,例如,在熔炉、窑炉、焚化炉以及反应器的内衬内,需要高的耐热性。
在高炉内衬内使用的耐火材料特别是必须满足多种要求,例如,高耐火性、相对于高炉设计具有充足的导热性、在高达2000℃的温度下具有包括高抗压强度的高机械强度、对温度变化具有良好的抗性、优异的耐腐蚀性以及高抗氧化性。特别地,对于高炉内衬的耐火材料,需要在液态热金属和炉渣内具有高的耐溶解性。
由于高耐火性、对温度变化具有良好的抗性以及在高达2000℃的温度下碳和石墨具有令人满意的抗压强度,所以用于高炉内衬的现代耐火材料基于碳和石墨材料。通常,通过将包含碳质材料的原料混合物成型为生坯块体,并且在1100和1300℃之间的温度下烘焙生坯块体,来产生这些耐火材料。然而,标准的碳材料的缺点在于:仅仅提供低耐碱性、低抗氧化性、对于碳材料在碳不饱和的液态热金属和炉渣内溶解的不足的耐性、以及液态热金属在其孔隙内较高的渗透性。为了至少部分补偿或改进碳和石墨的上述不利性能,通常将特定的添加剂 加入碳和石墨材料内。例如,通常将细粉状硅加入这种材料内,因为在热处理期间,通过将这种硅转换成碳化硅,造成耐火材料的孔径减小至较小的值,从而减小或者甚至完全避免液态热金属渗入耐火材料内。另一方面,加入氧化铝,从而在液态热金属与熔渣内增大该材料对碳溶解的耐性。
DE 601 20 675 T2公开了一种制造耐火材料的方法,其旨在特别适合在高炉内衬内使用,其中,该方法包括以下步骤:i)提供混合物,其包含50至80重量%的碳质材料例如煅烧焦炭或石墨,5至15重量%的氧化铝粉末,5至15重量%的硅粉末,和5至20重量%的一种或多种选自金属钛、碳化钛、氮化钛以及碳氮化钛的材料,ii)将粘结剂加入该混合物中,iii)将步骤ii)的混合物成型为生坯块体,并且在1250℃的温度下烘焙生坯块体。添加至少一种5至20重量%的选自金属钛、碳化钛、氮化钛以及碳氮化钛的材料,旨在提高耐火材料对熔铁的抗性,而添加硅,旨在促使耐火材料具有较小的孔径。即使该材料大体上适用于高炉内衬内,也需要提高该材料的导热性以及机械强度。这同样适用于上述其它已知的耐火材料。
因此,本发明基本的目的在于,提供一种耐火材料,该耐火材料特别具有优异的导热性以及高机械强度,并且还提供在熔化热金属和炉渣内良好的耐溶解性,良好的耐腐蚀性,以及液态热金属与反应气体例如一氧化碳和二氧化碳进入其孔隙内的小渗透性,从而完全适用于内衬中并且特别适用于高炉内衬中。而且,即使耐火材料成型为具有较大尺寸的块状,该耐火材料也会稳定。
发明内容
根据本发明,由一种如下的耐火材料满足所述目的,该耐火材料特别是用于高炉的内衬中,可通过包括以下步骤的方法获得该耐火材料:
a)提供如下的混合物,其包含
-焦炭,
-硅,和
-粘结剂,
b)将在步骤a)中提供的混合物成型为生坯块体,
c)烘焙步骤b)的生坯块体,和
d)在1600和2000℃之间的温度下使步骤c)的经烘焙的块体半石墨化。
该技术方案基于以下令人预料不到的发现:在1600和2000℃之间的温度下,通过使由包含焦炭、硅以及粘结剂的混合物制成的经烘焙的块体半石墨化,可获得如下的耐火材料,该耐火材料对于碳材料在熔化的热金属和炉渣内溶解具有良好的耐性。而且,还具有良好的耐腐蚀性、液体热金属和反应气体进入其孔隙内的较小渗透性(由于其孔隙具有较小的直径)、对温度变化的良好抗性以及高耐火性。而且,还提高了导热性并提高了机械强度,例如,在高达2000℃的温度下提高了抗压强度。耐火材料的优异导热性有利是因为两个原因,即,首先是因为减少了对耐火材料可能造成的损害或破坏,其次是因为产生高热通量,从而造成与热金属和炉渣接触的耐火材料热部分具有更低的表面温度。这又允许形成粘附至耐火材料的高粘性铁的保护层,这再次提高了耐火材料的耐侵蚀性和耐腐蚀性。而且,支持应用更薄的炉床壁部,以增大高炉的工作容量。
特别地,如果经烘焙的块体在1600和2000℃之间的温度下进行半石墨化,那么与仅仅在大约1100至1300℃温度下烘焙的包含高传导合成石墨作为主要原料的材料相比,首先提高了耐火材料的导热性和机械强度,其中高传导合成石墨例如是在用于电弧炉内的石墨电极的连接销中使用的石墨。本专利申请的发明人并不希望受到原理的束缚,而是相信导热性的提高以及机械强度的提高特别是因为,在1600和2000℃的温度下进行热处理期间,包含在生坯块体内的非晶碳至少部分转换成石墨或者转换成石墨状结构。此外,在1600和2000℃之间的 温度下使经烘焙的块体半石墨化,造成耐火材料的组成以及微观结构均匀化。而且,包含在生坯块体内的硅引起这些效应,这是因为在烘焙期间以及在半石墨化期间,该硅的一部分与碳发生反应,以产生针状晶体形式的碳化硅,这进一步提高了耐火材料的机械强度。然而,由于并非如进行常规石墨化时期间所使用的在高于2000℃的温度下进行最终的半石墨化,所以可靠地避免了分解在烘焙期间形成的碳化硅晶体,在常规石墨化步骤中会发生这种分解。结果,将硅加入混合物内,用于成型生坯块体,并且随后在1600和2000℃之间的温度下使经烘焙的块体半石墨化,这两个步骤协同配合并且协同提高了耐火材料的机械强度。总而言之,在1600和2000℃之间的温度下使经烘焙的块体半石墨化,有利地影响了耐火材料的三种性能:
-首先,大幅增大了耐火材料的导热性,
-其次,大幅增大了耐火材料的机械强度,和
-第三,提高了耐火材料的耐侵蚀性和耐腐蚀性。
由于其优异的机械强度及其优异的导热性,即使本发明耐火材料成型为具有较大尺寸的块体,例如至少700×700×2500mm的W×H×L,根据本发明的耐火材料也进一步具有稳定的优点。这是特别有利的,原因如下:如果大块体用于内衬,那么由于块体接头是内衬的弱点,所以在给定尺寸的内衬中可减少这些块体接头的数量,并且从而可提高内衬的稳定性。
除此之外,硅进一步导致形成微孔结构,这表示直径大于1μm的空隙的累积孔隙度不超过样品体积的4%,这通常由水银孔隙度计来测量。由于这种微孔结构,所以根据本发明的耐火材料对于液态热金属和反应气体具有小的渗透性。
由于所有上述有利的性能,所以根据本发明的耐火材料完全适用于内衬中,并且特别适用于高炉的内衬中。
如上所述,在本专利申请的意义上,半石墨化是指在1600和2000℃之间的温度下进行的热处理。因此,术语半石墨化在本专利申请中仅仅用于明确,相信在该步骤中,非晶碳至少部分转换成石墨或者转换成石墨状结构。
原则上,就在用于制备混合物的步骤a)中使用的焦炭的类型而言,不限制本发明。因此,原则上可使用所有类型的焦炭,例如,石油焦炭、无烟煤、煤焦油沥青焦炭、乙炔焦炭、冶金焦炭等。
然而,根据本发明的第一特别优选的实施方式,在步骤a)中使用焦炭,至少一部分焦炭为各向同性焦炭。各向同性焦炭的特征在于,热膨胀系数高,无优选取向。令人预料不到的是,使用各向同性焦炭,产生具有特别高的机械强度的耐火材料。这可能是因为在半石墨化的步骤中,各向同性焦炭比各向异性焦炭更均匀地收缩,从而产生具有更均匀的微观结构的耐火材料。而且,使用各向同性焦炭,有助于耐火材料的各向同性导热性。如果在步骤a)中使用的焦炭含有各向同性焦炭达到至少50重量%,那么获得特别好的结果。如果在步骤a)中使用的焦炭包含各向同性焦炭达到至少80重量%、优选地至少90重量%、更优选地至少95重量%、甚至更优选地至少99重量%,并且最优选地仅由各向同性焦炭组成,那么获得特别好的结果。
根据本发明的第二特别优选的实施方式,在步骤a)中,使用具有较低的铁含量的焦炭。该实施方式基于以下发现:使用具有较低的铁含量的焦炭,提高了耐火材料的耐腐蚀性,特别提高了对一氧化碳的抗性、对二氧化碳的抗性和抗氧化性。而且,作为第二效应,使用具有较低的铁含量的焦炭,提高了对热金属的抗性。因此,在步骤a)中使用的焦炭优选地具有至多0.1重量%、更优选地至多0.05重量%、甚至更优选地至多0.01重量%、尤其优选地至多0.005重量%并且最优选地至多0.001重量%的铁含量。
除了硅和焦炭以外,在步骤a)中提供的混合物有利地还包含石墨。加入一定量的石墨,有利于烘焙过程,并且提高了成品的导热性。
可使用所有种类的天然和合成石墨,并且使用合成石墨获得特别好的结果。
同样,关于在步骤a)中加入的焦炭和石墨的量,不特别限制本发明。然而,基于耐火材料的干燥聚集体,如果在步骤a)中提供的混合物包含60至85重量%并且优选地65至75重量%的焦炭和石墨的混合物,那么显著地获得良好的结果。根据本发明的耐火材料的干燥聚集体是指除了粘结剂以外的耐火材料的所有成分的总和。
如上所述,硅影响耐火材料中微观结构的形成,这造成耐火材料的液态热金属与反应气体具有小渗透性的趋势。而且,在与半石墨化协同配合时,硅促使根据本发明的耐火材料具有高机械强度,这是因为在烘焙期间以及在半石墨化期间,该硅的一部分与碳发生反应,以产生针状晶体形式的碳化硅。为了充分实现这两种效应,基于耐火材料的干燥聚集体,在步骤a)中提供的混合物优选地包含5至15重量%并且更优选地8至12重量%的硅。
根据本发明的另外的特别优选的实施方式,在步骤a)中提供的混合物还包含二氧化钛。加入二氧化钛,从而在与耐火材料的界面处增大液态热金属的粘度,并且由于这种原因,提高了耐火材料的耐侵蚀性和耐腐蚀性。为了获得高度的这种有利效应,基于耐火材料的干燥聚集体,在步骤a)中提供的混合物优选地包含6至14重量%并且更优选地8至12重量%的二氧化钛。
根据本发明的又一另外的特别优选的实施方式,在步骤a)中提供的混合物还包含碳化硅-碳粉的混合物(SiC-C粉末),该混合物包含至少50重量%的碳化硅。加入SiC-C粉末,提高了耐火材料的抗氧化性 以及机械抗性。基于耐火材料的干燥聚集体,如果在步骤a)中提供的混合物包含4至15重量%并且优选地8至12重量%的SiC-C粉末,那么特别是在抗氧化性以及机械抗性方面特别获得良好的结果。
最后但同样重要的是,在步骤a)中提供的混合物包含至少一种粘结剂。该粘结剂可为在本领域中已知的任何粘结剂,例如选自煤焦油沥青、石油沥青、酚醛树脂、糠基树脂、煤焦油、石油焦油以及两种或更多种上述化合物的任何混合物的粘结剂。在获得可用糊剂的程度上优选地选择粘结剂的量,这是指获得对于成型过程合适的糊剂粘度。
总而言之,可从如下混合物中获得根据本发明的耐火材料,该混合物必须包含焦炭、硅、粘结剂并且任选地包含石墨和/或二氧化钛和/或SiC-C粉末。在步骤a)中提供的混合物优选地包含焦炭、硅、粘结剂以及至少一种选自石墨、二氧化钛以及SiC-C粉末的化合物。在步骤a)中提供的混合物更优选地包含焦炭、硅、粘结剂、石墨以及二氧化钛,并且任选地还包含SiC-C粉末。
根据本发明的另外的特别优选的实施方式,在步骤a)中提供的混合物包含i)焦炭,优选地为具有至多0.1重量%的铁含量的各向同性焦炭,ii)硅,iii)石墨,优选地为合成石墨,iv)二氧化钛,v)SiC-C粉末,以及iv)至少一种粘结剂,其中,每种组分优选地以上述量包含在所述混合物中。
仅仅通过实例,在步骤a)中提供的混合物可包含:
i)如下成分的混合物:
-焦炭和石墨的混合物,其比例为60至80重量%,其中所述焦炭优选地为具有至多0.1重量%的铁含量的焦炭,
-硅,其比例为7至12重量%,
-二氧化钛,其比例为8至13重量%,和
-碳化硅-碳粉,其为6至13重量%,其中,上述成分的总和为 100重量%,
以及
ii)至少一种粘结剂。
根据本发明的甚至更优选的实施方式,在步骤a)中提供的混合物包含:
i)如下成分的混合物:
-焦炭和石墨的混合物,其比例为65至75重量%,其中所述焦炭优选地为具有至多0.1重量%的铁含量的焦炭,
-硅,其比例为9至11重量%,
-二氧化钛,其比例为9至11重量%,和
-碳化硅-碳粉,其比例为8至11重量%,其中,上述成分的总和为100重量%,
以及
ii)至少一种粘结剂。
通过本领域的技术人员已知的任何方法,例如,通过块压、挤出、热压或振动成型,可实施在步骤b)中生坯块体成型。
就烘焙温度而言,不特别限制本发明。如果在步骤c)中,在700和1200℃之间、优选地在800和1100℃之间并且更优选地在800和900℃之间的温度下,烘焙生坯块体,那么在这方面,获得良好的结果。
如上所述,本发明的一个最重要的特征在于,在步骤d)中,在1600和2000℃之间的温度下,使经烘焙的块体半石墨化。由于半石墨化温度变得更高,所以耐火材料的导热性往往更高。由于这个原因,在步骤d)中,优选在1700和2000℃之间,更优选地在1800和2000℃之间并且最优选地在1900和2000℃之间的温度下,使经烘焙的块体半石墨化。
根据本发明的另一优选的实施方式,在根据步骤d)半石墨化之前和/或之后,可使用浸渍剂浸渍经热处理的块体,即,经烘焙的和/或半石墨化的块体,该浸渍剂例如为煤焦油、石油焦油、煤焦油沥青、石油沥青、树脂等,用于填充空隙,以便增大最终产品的表观密度、机械强度以及导热性。在浸渍之后,优选地在700和1200℃之间的温度下,更优选地在800和1100℃之间的温度下并且甚至更优选地在800和900℃之间的温度下,重新烘焙这些块体,以便使这些浸渍剂碳化。浸渍与重新烘焙可重复进行数次。优选地,如果半石墨化为最终的热处理步骤,那么特别优选地同时即在一个步骤中实施在最终的浸渍步骤之后的重新烘焙以及半石墨化。
根据本发明的另外的特别优选的实施方式,特别是如果在半石墨化之前未浸渍和重新烘焙这些块体,那么同时即在一个步骤中实施步骤c)和d)。
由于耐火材料的高机械稳定性,所以在具有较大的尺寸时,从长远来看根据本发明的耐火材料甚至更稳定。由于设置在内衬的单独块体之间的块体接头是内衬的弱点,并且由于如果内衬使用大块体,那么可减少在给定尺寸的内衬中的块体接头的数量,所以根据本发明的耐火材料优选地成型为具有较大尺寸的制品,例如,成型为具有较大尺寸例如至少700×700×2500mm的W×H×L的块体。
而且,本发明涉及一种包括如下内衬的高炉,其中,该内衬包含至少一种上述耐火材料。
本发明另外的主题是上述耐火材料在高炉内衬中的用途。
具体实施方式
在下文中,将通过非限制性实施例更详细地描述本发明。
实施例1
通过首先制备如下的混合物来制备耐火材料,该混合物包含:
-各向同性焦炭和合成石墨的混合物,该混合物为74重量份,该各向同性焦炭例如是煤焦油沥青焦炭或具有0.01重量%的铁含量的石油焦炭,
-最大粒度为63μm的金属硅粉末,该金属硅粉末为9重量份,
-最大粒度为45μm的二氧化钛(金红石,rutilite),该二氧化钛为9重量份,以及
-最大粒度为63μm的SiC-C粉末,该粉末为8重量份。
-将煤焦油沥青作为粘结剂加入这种混合物内,其量为获得可用糊剂,即,对于成型过程具有合适的粘度的糊剂。
对于混合步骤,例如,可使用弓刀混合机。
然后,在850至1000℃的最大温度下在碎焦炭填料内烘烤块体之前,通过振动成型,将该混合物成型为尺寸均为(W×H×L)630×630×2500mm的生坯块体。
然后,在2000℃的最终温度下,在艾奇逊炉(Acheson furnace)内,使经烘焙的块体半石墨化。
通过这种方法获得的块体具有以下性能:
-表观密度:1.72g/cm3,
-低温压碎强度:42MPa,
-导热率:45W/mK,和
-孔径分布:直径大于1μm的孔隙的开孔孔隙度的总和等于样品体积的2.7%。
比较例1
如在实施例1中所述,制备耐火材料,不同之处在于,在艾奇逊炉内在2500℃的温度下,对烘焙的料体进行石墨化处理,而不是在2000℃的最终温度下进行半石墨化。
通过这种方法获得的块体具有以下性能:
-表观密度:1.71g/cm3,
-低温压碎强度:27MPa,
-导热率:85W/mK,和
-孔径分布:直径大于1μm的孔隙的开孔孔隙度的总和等于样品体积的7.0%。

通过半石墨化包含C和SI的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料.pdf_第1页
第1页 / 共9页
通过半石墨化包含C和SI的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料.pdf_第2页
第2页 / 共9页
通过半石墨化包含C和SI的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料.pdf_第3页
第3页 / 共9页
点击查看更多>>
资源描述

《通过半石墨化包含C和SI的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通过半石墨化包含C和SI的混合物获得的用于高炉内衬的耐火材料.pdf(9页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103620331 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620331 A (21)申请号 201280026002.7 (22)申请日 2012.04.23 11167940.3 2011.05.27 EP F27D 1/00(2006.01) C21B 7/06(2006.01) C04B 35/52(2006.01) C04B 35/532(2006.01) (71)申请人 西格里碳素欧洲公司 地址 德国威斯巴登 (72)发明人 詹努兹图马拉 克里斯蒂安威贝尔 弗兰克希尔特曼 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 责任公司 1121。

2、9 代理人 郭国清 穆德骏 (54) 发明名称 通过半石墨化包含C和Si的混合物获得的用 于高炉内衬的耐火材料 (57) 摘要 一种特别适用于高炉内衬中的耐火材料, 该 耐火材料可通过包括以下步骤的方法来获得 : a) 提供包含焦炭、 硅以及粘结剂的混合物, b) 将在步 骤 a) 中提供的混合物成型为生坯块体, c) 烘焙步 骤 b) 的生坯块体, 以及 d) 在 1600 和 2000之间 的温度下使步骤 c) 的经烘焙的块体半石墨化。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.11.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/057338 20。

3、12.04.23 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/163597 EN 2012.12.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 (10)申请公布号 CN 103620331 A CN 103620331 A 1/2 页 2 1. 一种特别适用于高炉内衬中的耐火材料, 所述耐火材料可通过包括以下步骤的方法 来获得 : a) 提供如下的混合物, 其包含 - 焦炭, - 硅, 和 - 粘结剂, b) 将在步骤 a) 中提供的混合物成型为生坯块体, c) 烘焙步骤 b) 的生。

4、坯块体, 和 d) 在 1600 和 2000之间的温度下使步骤 c) 的经烘焙的块体半石墨化。 2. 根据权利要求 1 所述的耐火材料, 其中, 在步骤 a) 中提供的焦炭包含各向同性焦炭 达到至少 50 重量 %、 优选地至少 80 重量 %、 更优选地至少 90 重量 %、 甚至更优选地至少 95 重量 %、 特别优选地至少 99 重量 %, 并且最优选地仅由各向同性焦炭组成。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的耐火材料, 其中, 在步骤 a) 中提供的焦炭具有至多 0.1 重量%、 优选地至多0.05重量%、 更优选地至多0.01重量%、 甚至更优选地至多0.005重量% 并且最优。

5、选地至多 0.001 重量 % 的铁含量。 4. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 在步骤 a) 中提供的混合物还 包含石墨。 5. 根据权利要求 4 所述的耐火材料, 其中, 所述石墨为合成石墨。 6. 根据权利要求 4 或 5 所述的耐火材料, 其中, 基于所述耐火材料的干燥聚集体, 在步 骤 a) 中提供的混合物包含 60 至 85 重量 % 并且优选地 65 至 75 重量 % 的焦炭和石墨的混 合物。 7. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 基于所述耐火材料的干燥聚 集体, 在步骤 a) 中提供的混合物包含 5 至 15 重量 % 并且优选地 8 。

6、至 12 重量 % 的硅。 8. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 基于所述耐火材料的干燥聚 集体, 在步骤 a) 中提供的混合物还包含 6 至 14 重量 % 并且优选地 8 至 12 重量 % 的二氧化 钛。 9. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 基于所述耐火材料的干燥聚 集体, 在步骤 a) 中提供的混合物还包含 4 至 15 重量 % 并且优选地 8 至 12 重量 % 的碳化 硅 - 碳粉的混合物, 所述混合物包含至少 50 重量 % 的碳化硅。 10. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 所述至少一种粘结剂选自煤 焦油沥青、 石。

7、油沥青、 酚醛树脂、 糠基树脂、 煤焦油、 石油焦油以及两种或多种上述化合物的 任何混合物。 11. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 在步骤 a) 中提供的混合物 包含 : - 如下成分的混合物 : - 具有至多 0.1 重量 % 的铁含量的焦炭和石墨的混合物, 其比例为 60 至 80 重量 %, 并 且优选地为 65 至 75 重量 %, - 硅, 其比例为 7 至 12 重量 %, 并且优选地为 9 至 11 重量 %, - 二氧化钛, 其比例为 8 至 13 重量 %, 并且优选地为 9 至 11 重量 %, 和 权 利 要 求 书 CN 103620331 A 2。

8、 2/2 页 3 - 碳化硅 - 碳粉, 其比例为 6 至 13 重量 %, 并且优选地为 8 至 11 重量 %, 其中, 上述成分 的总和为 100 重量 %, 以及 - 至少一种粘结剂。 12. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 通过块压、 挤出、 热压或振动 成型, 实施在步骤 b) 中的成型。 13. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 在步骤 c)中, 在 700 和 1200之间、 优选地在 800 和 1100之间并且更优选地在 800 和 900之间的温度下, 烘焙 所述生坯块体。 14. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 。

9、在步骤 d)中, 在 1700 和 2000之间、 优选地在 1800 和 2000之间并且更优选地在 1900 和 2000之间的温度下, 使经烘焙的块体半石墨化。 15. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 在根据步骤 d) 的半石墨化 之前和 / 或之后, 用浸渍剂浸渍经热处理的块体, 所述浸渍剂优选地选自煤焦油、 石油焦 油、 煤焦油沥青、 石油沥青、 树脂以及两种或多种上述化合物的混合物, 并且其中, 优选地在 700 和 1200之间的温度下, 更优选地在 800 和 1100之间的温度下并且甚至更优选地在 800 和 900之间的温度下, 重新烘焙所述浸渍的生坯块。

10、体。 16. 根据前述权利要求中的任一项所述的耐火材料, 其中, 在一个步骤中实施步骤 c) 和 d) 。 17. 一种包括如下内衬的高炉, 其中, 所述内衬包含至少一种根据前述权利要求中的任 一项所述的耐火材料。 18. 根据权利要求 1 至 16 中的任一项所述的耐火材料在高炉内衬中的用途。 权 利 要 求 书 CN 103620331 A 3 1/6 页 4 通过半石墨化包含C和Si的混合物获得的用于高炉内衬的 耐火材料 技术领域 0001 本发明涉及一种用于高炉内衬的耐火材料, 涉及一种包括包含这种耐火材料的内 衬的高炉, 并且涉及这种耐火材料在高炉内衬中的用途。 背景技术 0002 。

11、耐火材料的特征在于, 在高温下例如, 在高于 1000的温度下保持高强度。由于 这个原因, 耐火材料用于多种应用中作为用于熔体等的坩埚的材料, 其中, 例如, 在熔炉、 窑 炉、 焚化炉以及反应器的内衬内, 需要高的耐热性。 0003 在高炉内衬内使用的耐火材料特别是必须满足多种要求, 例如, 高耐火性、 相对于 高炉设计具有充足的导热性、 在高达 2000的温度下具有包括高抗压强度的高机械强度、 对温度变化具有良好的抗性、 优异的耐腐蚀性以及高抗氧化性。 特别地, 对于高炉内衬的耐 火材料, 需要在液态热金属和炉渣内具有高的耐溶解性。 0004 由于高耐火性、 对温度变化具有良好的抗性以及在。

12、高达 2000的温度下碳和石墨 具有令人满意的抗压强度, 所以用于高炉内衬的现代耐火材料基于碳和石墨材料。 通常, 通 过将包含碳质材料的原料混合物成型为生坯块体, 并且在 1100 和 1300之间的温度下烘 焙生坯块体, 来产生这些耐火材料。 然而, 标准的碳材料的缺点在于 : 仅仅提供低耐碱性、 低 抗氧化性、 对于碳材料在碳不饱和的液态热金属和炉渣内溶解的不足的耐性、 以及液态热 金属在其孔隙内较高的渗透性。为了至少部分补偿或改进碳和石墨的上述不利性能, 通常 将特定的添加剂加入碳和石墨材料内。 例如, 通常将细粉状硅加入这种材料内, 因为在热处 理期间, 通过将这种硅转换成碳化硅, 。

13、造成耐火材料的孔径减小至较小的值, 从而减小或者 甚至完全避免液态热金属渗入耐火材料内。 另一方面, 加入氧化铝, 从而在液态热金属与熔 渣内增大该材料对碳溶解的耐性。 0005 DE 601 20 675 T2 公开了一种制造耐火材料的方法, 其旨在特别适合在高炉内衬 内使用, 其中, 该方法包括以下步骤 : i) 提供混合物, 其包含 50 至 80 重量 % 的碳质材料例 如煅烧焦炭或石墨, 5 至 15 重量 % 的氧化铝粉末, 5 至 15 重量 % 的硅粉末, 和 5 至 20 重量 % 的一种或多种选自金属钛、 碳化钛、 氮化钛以及碳氮化钛的材料, ii) 将粘结剂加入该混合 物。

14、中, iii) 将步骤 ii) 的混合物成型为生坯块体, 并且在 1250的温度下烘焙生坯块体。 添加至少一种 5 至 20 重量 % 的选自金属钛、 碳化钛、 氮化钛以及碳氮化钛的材料, 旨在提高 耐火材料对熔铁的抗性, 而添加硅, 旨在促使耐火材料具有较小的孔径。 即使该材料大体上 适用于高炉内衬内, 也需要提高该材料的导热性以及机械强度。这同样适用于上述其它已 知的耐火材料。 0006 因此, 本发明基本的目的在于, 提供一种耐火材料, 该耐火材料特别具有优异的导 热性以及高机械强度, 并且还提供在熔化热金属和炉渣内良好的耐溶解性, 良好的耐腐蚀 性, 以及液态热金属与反应气体例如一氧化。

15、碳和二氧化碳进入其孔隙内的小渗透性, 从而 完全适用于内衬中并且特别适用于高炉内衬中。而且, 即使耐火材料成型为具有较大尺寸 说 明 书 CN 103620331 A 4 2/6 页 5 的块状, 该耐火材料也会稳定。 发明内容 0007 根据本发明, 由一种如下的耐火材料满足所述目的, 该耐火材料特别是用于高炉 的内衬中, 可通过包括以下步骤的方法获得该耐火材料 : 0008 a) 提供如下的混合物, 其包含 0009 - 焦炭, 0010 - 硅, 和 0011 - 粘结剂, 0012 b) 将在步骤 a) 中提供的混合物成型为生坯块体, 0013 c) 烘焙步骤 b) 的生坯块体, 和 。

16、0014 d) 在 1600 和 2000之间的温度下使步骤 c) 的经烘焙的块体半石墨化。 0015 该技术方案基于以下令人预料不到的发现 : 在 1600 和 2000之间的温度下, 通过 使由包含焦炭、 硅以及粘结剂的混合物制成的经烘焙的块体半石墨化, 可获得如下的耐火 材料, 该耐火材料对于碳材料在熔化的热金属和炉渣内溶解具有良好的耐性。 而且, 还具有 良好的耐腐蚀性、 液体热金属和反应气体进入其孔隙内的较小渗透性 (由于其孔隙具有较 小的直径) 、 对温度变化的良好抗性以及高耐火性。而且, 还提高了导热性并提高了机械强 度, 例如, 在高达 2000的温度下提高了抗压强度。耐火材料。

17、的优异导热性有利是因为两 个原因, 即, 首先是因为减少了对耐火材料可能造成的损害或破坏, 其次是因为产生高热通 量, 从而造成与热金属和炉渣接触的耐火材料热部分具有更低的表面温度。这又允许形成 粘附至耐火材料的高粘性铁的保护层, 这再次提高了耐火材料的耐侵蚀性和耐腐蚀性。而 且, 支持应用更薄的炉床壁部, 以增大高炉的工作容量。 0016 特别地, 如果经烘焙的块体在 1600 和 2000之间的温度下进行半石墨化, 那么与 仅仅在大约 1100 至 1300温度下烘焙的包含高传导合成石墨作为主要原料的材料相比, 首先提高了耐火材料的导热性和机械强度, 其中高传导合成石墨例如是在用于电弧炉内。

18、的 石墨电极的连接销中使用的石墨。本专利申请的发明人并不希望受到原理的束缚, 而是相 信导热性的提高以及机械强度的提高特别是因为, 在 1600 和 2000的温度下进行热处理 期间, 包含在生坯块体内的非晶碳至少部分转换成石墨或者转换成石墨状结构。此外, 在 1600 和 2000之间的温度下使经烘焙的块体半石墨化, 造成耐火材料的组成以及微观结 构均匀化。而且, 包含在生坯块体内的硅引起这些效应, 这是因为在烘焙期间以及在半石 墨化期间, 该硅的一部分与碳发生反应, 以产生针状晶体形式的碳化硅, 这进一步提高了耐 火材料的机械强度。然而, 由于并非如进行常规石墨化时期间所使用的在高于 20。

19、00的温 度下进行最终的半石墨化, 所以可靠地避免了分解在烘焙期间形成的碳化硅晶体, 在常规 石墨化步骤中会发生这种分解。结果, 将硅加入混合物内, 用于成型生坯块体, 并且随后在 1600 和 2000之间的温度下使经烘焙的块体半石墨化, 这两个步骤协同配合并且协同提 高了耐火材料的机械强度。 总而言之, 在1600和2000之间的温度下使经烘焙的块体半石 墨化, 有利地影响了耐火材料的三种性能 : 0017 - 首先, 大幅增大了耐火材料的导热性, 0018 - 其次, 大幅增大了耐火材料的机械强度, 和 说 明 书 CN 103620331 A 5 3/6 页 6 0019 - 第三, 。

20、提高了耐火材料的耐侵蚀性和耐腐蚀性。 0020 由于其优异的机械强度及其优异的导热性, 即使本发明耐火材料成型为具有较大 尺寸的块体, 例如至少 7007002500mm 的 WHL, 根据本发明的耐火材料也进一步具 有稳定的优点。这是特别有利的, 原因如下 : 如果大块体用于内衬, 那么由于块体接头是内 衬的弱点, 所以在给定尺寸的内衬中可减少这些块体接头的数量, 并且从而可提高内衬的 稳定性。 0021 除此之外, 硅进一步导致形成微孔结构, 这表示直径大于 1m 的空隙的累积孔隙 度不超过样品体积的4%, 这通常由水银孔隙度计来测量。 由于这种微孔结构, 所以根据本发 明的耐火材料对于液。

21、态热金属和反应气体具有小的渗透性。 0022 由于所有上述有利的性能, 所以根据本发明的耐火材料完全适用于内衬中, 并且 特别适用于高炉的内衬中。 0023 如上所述, 在本专利申请的意义上, 半石墨化是指在 1600 和 2000之间的温度下 进行的热处理。因此, 术语半石墨化在本专利申请中仅仅用于明确, 相信在该步骤中, 非晶 碳至少部分转换成石墨或者转换成石墨状结构。 0024 原则上, 就在用于制备混合物的步骤 a) 中使用的焦炭的类型而言, 不限制本发明。 因此, 原则上可使用所有类型的焦炭, 例如, 石油焦炭、 无烟煤、 煤焦油沥青焦炭、 乙炔焦炭、 冶金焦炭等。 0025 然而,。

22、 根据本发明的第一特别优选的实施方式, 在步骤 a) 中使用焦炭, 至少一部分 焦炭为各向同性焦炭。各向同性焦炭的特征在于, 热膨胀系数高, 无优选取向。令人预料不 到的是, 使用各向同性焦炭, 产生具有特别高的机械强度的耐火材料。 这可能是因为在半石 墨化的步骤中, 各向同性焦炭比各向异性焦炭更均匀地收缩, 从而产生具有更均匀的微观 结构的耐火材料。而且, 使用各向同性焦炭, 有助于耐火材料的各向同性导热性。如果在步 骤 a) 中使用的焦炭含有各向同性焦炭达到至少 50 重量 %, 那么获得特别好的结果。如果在 步骤 a) 中使用的焦炭包含各向同性焦炭达到至少 80 重量 %、 优选地至少 。

23、90 重量 %、 更优选 地至少 95 重量 %、 甚至更优选地至少 99 重量 %, 并且最优选地仅由各向同性焦炭组成, 那么 获得特别好的结果。 0026 根据本发明的第二特别优选的实施方式, 在步骤 a) 中, 使用具有较低的铁含量的 焦炭。 该实施方式基于以下发现 : 使用具有较低的铁含量的焦炭, 提高了耐火材料的耐腐蚀 性, 特别提高了对一氧化碳的抗性、 对二氧化碳的抗性和抗氧化性。 而且, 作为第二效应, 使 用具有较低的铁含量的焦炭, 提高了对热金属的抗性。因此, 在步骤 a) 中使用的焦炭优选 地具有至多 0.1 重量 %、 更优选地至多 0.05 重量 %、 甚至更优选地至多。

24、 0.01 重量 %、 尤其优 选地至多 0.005 重量 % 并且最优选地至多 0.001 重量 % 的铁含量。 0027 除了硅和焦炭以外, 在步骤 a) 中提供的混合物有利地还包含石墨。加入一定量的 石墨, 有利于烘焙过程, 并且提高了成品的导热性。 0028 可使用所有种类的天然和合成石墨, 并且使用合成石墨获得特别好的结果。 0029 同样, 关于在步骤 a) 中加入的焦炭和石墨的量, 不特别限制本发明。然而, 基于耐 火材料的干燥聚集体, 如果在步骤 a) 中提供的混合物包含 60 至 85 重量 % 并且优选地 65 至 75 重量 % 的焦炭和石墨的混合物, 那么显著地获得良好。

25、的结果。根据本发明的耐火材料 的干燥聚集体是指除了粘结剂以外的耐火材料的所有成分的总和。 说 明 书 CN 103620331 A 6 4/6 页 7 0030 如上所述, 硅影响耐火材料中微观结构的形成, 这造成耐火材料的液态热金属与 反应气体具有小渗透性的趋势。 而且, 在与半石墨化协同配合时, 硅促使根据本发明的耐火 材料具有高机械强度, 这是因为在烘焙期间以及在半石墨化期间, 该硅的一部分与碳发生 反应, 以产生针状晶体形式的碳化硅。 为了充分实现这两种效应, 基于耐火材料的干燥聚集 体, 在步骤 a) 中提供的混合物优选地包含 5 至 15 重量 % 并且更优选地 8 至 12 重量。

26、 % 的硅。 0031 根据本发明的另外的特别优选的实施方式, 在步骤 a) 中提供的混合物还包含二氧 化钛。 加入二氧化钛, 从而在与耐火材料的界面处增大液态热金属的粘度, 并且由于这种原 因, 提高了耐火材料的耐侵蚀性和耐腐蚀性。 为了获得高度的这种有利效应, 基于耐火材料 的干燥聚集体, 在步骤 a) 中提供的混合物优选地包含 6 至 14 重量 % 并且更优选地 8 至 12 重量 % 的二氧化钛。 0032 根据本发明的又一另外的特别优选的实施方式, 在步骤 a) 中提供的混合物还包含 碳化硅 - 碳粉的混合物 (SiC-C 粉末) , 该混合物包含至少 50 重量 % 的碳化硅。加。

27、入 SiC-C 粉末, 提高了耐火材料的抗氧化性以及机械抗性。 基于耐火材料的干燥聚集体, 如果在步骤 a) 中提供的混合物包含 4 至 15 重量 % 并且优选地 8 至 12 重量 % 的 SiC-C 粉末, 那么特别 是在抗氧化性以及机械抗性方面特别获得良好的结果。 0033 最后但同样重要的是, 在步骤 a) 中提供的混合物包含至少一种粘结剂。该粘结剂 可为在本领域中已知的任何粘结剂, 例如选自煤焦油沥青、 石油沥青、 酚醛树脂、 糠基树脂、 煤焦油、 石油焦油以及两种或更多种上述化合物的任何混合物的粘结剂。在获得可用糊剂 的程度上优选地选择粘结剂的量, 这是指获得对于成型过程合适的糊。

28、剂粘度。 0034 总而言之, 可从如下混合物中获得根据本发明的耐火材料, 该混合物必须包含焦 炭、 硅、 粘结剂并且任选地包含石墨和 / 或二氧化钛和 / 或 SiC-C 粉末。在步骤 a) 中提供 的混合物优选地包含焦炭、 硅、 粘结剂以及至少一种选自石墨、 二氧化钛以及 SiC-C 粉末的 化合物。在步骤 a) 中提供的混合物更优选地包含焦炭、 硅、 粘结剂、 石墨以及二氧化钛, 并 且任选地还包含 SiC-C 粉末。 0035 根据本发明的另外的特别优选的实施方式, 在步骤 a) 中提供的混合物包含 i) 焦 炭, 优选地为具有至多 0.1 重量 % 的铁含量的各向同性焦炭, ii) 。

29、硅, iii) 石墨, 优选地为合 成石墨, iv) 二氧化钛, v) SiC-C 粉末, 以及 iv) 至少一种粘结剂, 其中, 每种组分优选地以 上述量包含在所述混合物中。 0036 仅仅通过实例, 在步骤 a) 中提供的混合物可包含 : 0037 i) 如下成分的混合物 : 0038 - 焦炭和石墨的混合物, 其比例为 60 至 80 重量 %, 其中所述焦炭优选地为具有至 多 0.1 重量 % 的铁含量的焦炭, 0039 - 硅, 其比例为 7 至 12 重量 %, 0040 - 二氧化钛, 其比例为 8 至 13 重量 %, 和 0041 - 碳化硅 - 碳粉, 其为 6 至 13 。

30、重量 %, 其中, 上述成分的总和为 100 重量 %, 0042 以及 0043 ii) 至少一种粘结剂。 0044 根据本发明的甚至更优选的实施方式, 在步骤 a) 中提供的混合物包含 : 0045 i) 如下成分的混合物 : 说 明 书 CN 103620331 A 7 5/6 页 8 0046 - 焦炭和石墨的混合物, 其比例为 65 至 75 重量 %, 其中所述焦炭优选地为具有至 多 0.1 重量 % 的铁含量的焦炭, 0047 - 硅, 其比例为 9 至 11 重量 %, 0048 - 二氧化钛, 其比例为 9 至 11 重量 %, 和 0049 - 碳化硅 - 碳粉, 其比例为。

31、 8 至 11 重量 %, 其中, 上述成分的总和为 100 重量 %, 0050 以及 0051 ii) 至少一种粘结剂。 0052 通过本领域的技术人员已知的任何方法, 例如, 通过块压、 挤出、 热压或振动成型, 可实施在步骤 b) 中生坯块体成型。 0053 就烘焙温度而言, 不特别限制本发明。如果在步骤 c) 中, 在 700 和 1200之间、 优 选地在 800 和 1100之间并且更优选地在 800 和 900之间的温度下, 烘焙生坯块体, 那么 在这方面, 获得良好的结果。 0054 如上所述, 本发明的一个最重要的特征在于, 在步骤 d) 中, 在 1600 和 2000之。

32、间 的温度下, 使经烘焙的块体半石墨化。 由于半石墨化温度变得更高, 所以耐火材料的导热性 往往更高。由于这个原因, 在步骤 d) 中, 优选在 1700 和 2000之间, 更优选地在 1800 和 2000之间并且最优选地在 1900 和 2000之间的温度下, 使经烘焙的块体半石墨化。 0055 根据本发明的另一优选的实施方式, 在根据步骤 d) 半石墨化之前和 / 或之后, 可 使用浸渍剂浸渍经热处理的块体, 即, 经烘焙的和 / 或半石墨化的块体, 该浸渍剂例如为煤 焦油、 石油焦油、 煤焦油沥青、 石油沥青、 树脂等, 用于填充空隙, 以便增大最终产品的表观 密度、 机械强度以及导。

33、热性。在浸渍之后, 优选地在 700 和 1200之间的温度下, 更优选地 在 800 和 1100之间的温度下并且甚至更优选地在 800 和 900之间的温度下, 重新烘焙 这些块体, 以便使这些浸渍剂碳化。浸渍与重新烘焙可重复进行数次。优选地, 如果半石墨 化为最终的热处理步骤, 那么特别优选地同时即在一个步骤中实施在最终的浸渍步骤之后 的重新烘焙以及半石墨化。 0056 根据本发明的另外的特别优选的实施方式, 特别是如果在半石墨化之前未浸渍和 重新烘焙这些块体, 那么同时即在一个步骤中实施步骤 c) 和 d) 。 0057 由于耐火材料的高机械稳定性, 所以在具有较大的尺寸时, 从长远来。

34、看根据本发 明的耐火材料甚至更稳定。由于设置在内衬的单独块体之间的块体接头是内衬的弱点, 并 且由于如果内衬使用大块体, 那么可减少在给定尺寸的内衬中的块体接头的数量, 所以根 据本发明的耐火材料优选地成型为具有较大尺寸的制品, 例如, 成型为具有较大尺寸例如 至少 7007002500mm 的 WHL 的块体。 0058 而且, 本发明涉及一种包括如下内衬的高炉, 其中, 该内衬包含至少一种上述耐火 材料。 0059 本发明另外的主题是上述耐火材料在高炉内衬中的用途。 具体实施方式 0060 在下文中, 将通过非限制性实施例更详细地描述本发明。 0061 实施例 1 0062 通过首先制备如。

35、下的混合物来制备耐火材料, 该混合物包含 : 说 明 书 CN 103620331 A 8 6/6 页 9 0063 - 各向同性焦炭和合成石墨的混合物, 该混合物为 74 重量份, 该各向同性焦炭例 如是煤焦油沥青焦炭或具有 0.01 重量 % 的铁含量的石油焦炭, 0064 - 最大粒度为 63m 的金属硅粉末, 该金属硅粉末为 9 重量份, 0065 - 最大粒度为 45m 的二氧化钛 (金红石, rutilite) , 该二氧化钛为 9 重量份, 以 及 0066 - 最大粒度为 63m 的 SiC-C 粉末, 该粉末为 8 重量份。 0067 - 将煤焦油沥青作为粘结剂加入这种混合物。

36、内, 其量为获得可用糊剂, 即, 对于成 型过程具有合适的粘度的糊剂。 0068 对于混合步骤, 例如, 可使用弓刀混合机。 0069 然后, 在 850 至 1000的最大温度下在碎焦炭填料内烘烤块体之前, 通过振动成 型, 将该混合物成型为尺寸均为 (WHL) 6306302500mm 的生坯块体。 0070 然后, 在 2000的最终温度下, 在艾奇逊炉 (Acheson furnace) 内, 使经烘焙的块 体半石墨化。 0071 通过这种方法获得的块体具有以下性能 : 0072 - 表观密度 : 1.72g/cm3, 0073 - 低温压碎强度 : 42MPa, 0074 - 导热率。

37、 : 45W/mK, 和 0075 - 孔径分布 : 直径大于 1m 的孔隙的开孔孔隙度的总和等于样品体积的 2.7%。 0076 比较例 1 0077 如在实施例 1 中所述, 制备耐火材料, 不同之处在于, 在艾奇逊炉内在 2500的温 度下, 对烘焙的料体进行石墨化处理, 而不是在 2000的最终温度下进行半石墨化。 0078 通过这种方法获得的块体具有以下性能 : 0079 - 表观密度 : 1.71g/cm3, 0080 - 低温压碎强度 : 27MPa, 0081 - 导热率 : 85W/mK, 和 0082 - 孔径分布 : 直径大于 1m 的孔隙的开孔孔隙度的总和等于样品体积的 7.0%。 说 明 书 CN 103620331 A 9 。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 机械工程;照明;加热;武器;爆破 > 炉;窑;烘烤炉;蒸馏炉〔4〕


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1