炭磚是煉鐵高爐爐缸爐底部位的重要耐火材料,其壽命決定著高爐的一代爐役。隨著高爐強(qiáng)化冶煉技術(shù)的發(fā)展,高爐爐缸爐底部位工作環(huán)境日益嚴(yán)苛,要求高爐炭磚具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)。對于提高炭磚的導(dǎo)熱系數(shù),人們往往是通過引入高導(dǎo)熱物質(zhì),如采用人造石墨取代傳統(tǒng)電煅煤;也有報(bào)道在炭磚制備過程中添加硅粉,并復(fù)合引入鋁粉或硅微粉等,利用高溫下原位形成大量的AlN、Al₃C₄和SiC等高導(dǎo)熱陶瓷相填充氣孔來提高炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)。然而,目前高爐炭磚仍以電煅煤基炭磚為主,大量引入人造石墨必然會造成炭磚成本大幅度上升。因此,如何進(jìn)一步提高電煅煤基炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)是目前亟待解決的問題。本論文首先通過熱活化處理電煅煤,提高其石墨化度和反應(yīng)活性,促進(jìn)電煅煤參與反應(yīng)生成大量碳化硅晶須,提高炭磚導(dǎo)熱系數(shù);其次,通過在電煅煤骨料表面和樹脂結(jié)合劑中負(fù)載催化劑,高溫下催化裂解樹脂碳生成碳納米管,優(yōu)化骨料與基質(zhì)間的界面結(jié)合,降低界面間的傳熱熱阻,從而改善炭磚的導(dǎo)熱系數(shù);再次,在炭磚制備過程中引入活性石墨碳源,促進(jìn)基質(zhì)中原位形成大量碳化硅晶須,構(gòu)筑基質(zhì)高導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)提高炭磚的導(dǎo)熱系數(shù);另外,采用真空浸漬... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

爐缸爐底炭磚的損毀機(jī)理模型

武漢科技大學(xué)博士學(xué)位論文61.3炭磚性能要求及發(fā)展趨勢炭磚的技術(shù)指標(biāo)眾多，常見有：導(dǎo)熱系數(shù)、抗鐵水侵蝕性能、抗?fàn)t渣侵蝕性、抗堿性、平均孔徑、<1μm孔容積率、透氣度和抗氧化性等[56]。根據(jù)高爐爐缸爐底炭磚的侵蝕機(jī)理，普遍認(rèn)為最為關(guān)鍵的指標(biāo)是導(dǎo)熱系數(shù)和抗鐵水侵蝕性能。高導(dǎo)熱系數(shù)和高抗鐵水侵蝕性能是高爐爐缸爐底炭磚應(yīng)具備的主要特征[57-59]。（1）高導(dǎo)熱系數(shù)炭磚具有高的導(dǎo)熱系數(shù)，可以緩解烘爐和投產(chǎn)初期溫差應(yīng)力對爐缸砌體的破壞，同時(shí)還可以改善炭磚爐襯的溫度分布，若將爐襯溫度降至900℃以下，堿金屬對炭磚的化學(xué)侵蝕破壞作用就會降低或消失；更重要的是，高的導(dǎo)熱系數(shù)有助于將1150℃渣鐵凝固線向炭磚熱面推移，從而有利于在炭磚爐襯熱面形成渣皮狀附著物，進(jìn)而保護(hù)炭磚爐襯免受磨損[24,60-61]。（2）高抗鐵水侵蝕性能炭磚長期與鐵水接觸，其抗鐵水侵蝕性能的優(yōu)劣直接決定了炭磚的壽命。炭磚具有高的抗鐵水侵蝕性能，可以緩解鐵水對炭磚表層的溶解和侵蝕，延長炭磚使用壽命[62-65]。圖1.2日本炭磚的發(fā)展歷史Fig.1.2DevelopmentofJapanesecarbonblocks國外炭磚的研究起步早、技術(shù)先進(jìn)，以日本炭磚的發(fā)展歷史（圖1.2）和相應(yīng)炭

武漢科技大學(xué)博士學(xué)位論文14管引入到鋁碳材料中，發(fā)現(xiàn)添加0.05wt%碳納米管的試樣具有最優(yōu)的力學(xué)性能，而過量添加碳納米管會導(dǎo)致其在材料中團(tuán)聚，導(dǎo)致材料性能惡化。李亞偉等人[119]將碳納米管引入到炭磚中，研究了碳納米管對炭磚導(dǎo)熱系數(shù)的影響，結(jié)果表明：碳納米管的添加有助于提高炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)添加量為4wt%時(shí)炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最大，這是由于材料中大量碳化硅晶須的生成以及碳納米管本身的高導(dǎo)熱性能造成的；而碳納米管添加量過多時(shí)，由于碳納米管團(tuán)聚嚴(yán)重，炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)提升不明顯（圖1.3），同時(shí)炭磚的平均孔徑降低，微孔性能惡化（圖1.4）。圖1.3含CNT炭磚經(jīng)不同溫度處理后的導(dǎo)熱系數(shù)Fig.1.3ThermalconductivityofcarbonblockscontainingCNTfiredatdifferenttemperature圖1.4含CNT炭磚經(jīng)不同溫度處理后的微孔特性Fig.1.4PorositycharacteristicsofcarbonblockscontainingCNTfiredatdifferenttemperature（3）原位形成陶瓷相

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3521862