第18期
高炉炭砖孔结构与导热系数相关因素的研究
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期号 : 2011 年, 第18期
内容简介

    我国高炉炭砖的平均孔径超过0.2μm,<1μm气孔容积占总气孔比普遍低于75%,导热系数一般在18 W•m-1•K-1以下。这些指标与国外炭砖相比均存在一定差距。武汉科技大学的研究人员就影响炭砖孔结构和导热性能的相关因素提出了相应的改进措施,并将相关因素优化后应用到炭砖工业试验中生产出了超微孔、高导热炭砖。
    氧化物微粉
    在炭砖生产过程中引入氧化物微粉如氧化铝微粉、二氧化硅微粉等完全或部分取代刚玉细粉,在炭砖素坯基体内容易形成可填充至更小的孔隙,从而使炭砖的微孔化率大大提高,平均孔径大幅度降低。而在添加微粉提高试样的微孔化同时,材料的导热系数也会受到不同的影响。对于添加氧化铝微粉的试样,因微粉起到细化碳化硅晶须的作用,在一定添加范围内试样的导热系数呈上升趋势,而对于含氧化硅微粉的试样的导热系数与添加量却相反。
    炭素原料
    采用高温电煅无烟煤、石墨、碳化硅等作为炭砖的高导热炭素材料。以1 400、1 500、1 700和2 200 ℃煅烧的无烟煤分别作为炭砖的颗粒料,制得的炭砖试样的导热系数呈上升的趋势。如含2 200 ℃电煅无烟煤作为颗粒料,炭砖的导热系数(600 ℃)与1 400 ℃试样的导热系数(600 ℃)相比增大了近60%。
    添加剂
    向炭砖基质中引入含铝粉的复合添加剂,抑制了二氧化硅相的析出,形成大量碳化硅晶须,并生成一定量的高导热碳化铝或氮化铝,显著提高了炭砖的导热系数,同时在一定的焙烧温度范围内也有利于炭砖形成微孔结构。
    结合剂
    采用酚醛树脂取代沥青作为结合剂,在1 100~1 400 ℃范围内焙烧炭砖,炭砖的显气孔率下降了8%,而导热系数增加幅度约为60%,同时微孔化程度也得到了明显改善。
    最后,试验人员将所优化后的配方与现场实际情况相结合进行了炭砖的工业试验,成功地研制出了新型炭砖:平均孔径约为0.08μm、<1μm气孔容积比约为90%,导热系数为26~30 W•m-1•K-1。同时,具有优良的抗铁水侵蚀性能,其综合性能超过了代表世界先进水平的日本BC-8SR炭砖。
(摘编自《炼铁》2011,№4)

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