石墨质膨胀捣打料及其制备方法和使用方法
阅读说明：本技术 石墨质膨胀捣打料及其制备方法和使用方法 (Graphite expanding ramming mass and preparation method and use method thereof ) 是由 白吉康 孟轲 王全喜 白林果 张利军 任益凡 白吉华 于 2021-03-30 设计创作，主要内容包括：一种石墨质膨胀捣打料及其制备方法,涉及高炉及矿热炉修复技术领域,该石墨质膨胀捣打料将鳞片石墨、碳化硅粉、中温改质沥青、蒽油按照特定比例混合制成,并且采用三种粒度范围的鳞片石墨按照合理的级配混合使用,原料易得,搭配合理。得到的石墨质膨胀捣打料具有较佳的导热性能以及延展性,可以快速高效地对传热空隙处进行填塞,恢复热传导。此外,本发明实施例还提供了一种上述石墨质膨胀捣打料的使用方法,其操作简单方便,可以快速对传热空隙处进行填塞,恢复正常的热传导。(A graphite expanding ramming mass and a preparation method thereof relate to the technical field of blast furnace and submerged arc furnace restoration, the graphite expanding ramming mass is prepared by mixing crystalline flake graphite, silicon carbide powder, medium-temperature modified asphalt and anthracene oil according to a specific proportion, and the crystalline flake graphite in three particle size ranges is mixed according to a reasonable gradation for use, so that the raw materials are easily available and are reasonably matched. The obtained graphite expanded ramming mass has better heat-conducting property and ductility, and can quickly and efficiently fill heat-conducting gaps to recover heat conduction. In addition, the embodiment of the invention also provides a using method of the graphite expanding ramming mass, which is simple and convenient to operate, and can quickly fill heat transfer gaps and recover normal heat transfer.)
技术领域
本发明涉及高炉及矿热炉修复技术领域，具体而言，涉及一种石墨质膨胀捣打料及其制备方法和使用方法。
背景技术
钢铁产业是国家的基础工业之一，经济学家通常把钢产量或人均钢产量作为衡量各国经济实力的一项重要指标。我国是钢铁大国，随着钢铁工业的迅速发展，钢铁生产设备和企业规模一直向大型化方向发展。其中，高炉及矿热炉是钢铁生产中的重要设备，高炉及矿热炉的好坏直接影响到出铁的品质。
在高炉及矿热炉的使用过程中，可能会由于耐火材料错位或由于安置错误而产生的空隙，导致冷却触点的丢失。例如，在冷却水管和炉壁之间，就常常会出现这种情况，导致冷却效率的降低。在这时候，就需要对空隙处进行填塞，恢复此处的热传导。因此，开发合适的填料是人们重点关注的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨质膨胀捣打料及其制备方法，该石墨质膨胀捣打料的配方科学，搭配合理，具有较佳的导热性能和延展性，可以快速高效地对传热空隙处进行填塞，恢复热传导。
本发明的另一目的在于提供一种上述高热捣打料的使用方法，其操作简单方便，可以快速对传热空隙处进行填塞，恢复正常的热传导。
本发明的实施例是这样实现的：
一种石墨质膨胀捣打料，按照重量份数计，其包括：
鳞片石墨65~70份，碳化硅粉5~10份，中温改质沥青12~18份，蒽油8~13份；
其中，鳞片石墨包括第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、以及第三鳞片石墨；第一鳞片石墨的粒径为2~4 mm，第二鳞片石墨的粒径为0.08~2 mm；第三鳞片石墨的粒径＜0.08 mm；第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨的质量比为1：2.2~2.6：1.3~1.8。
一种上述石墨质膨胀捣打料的制备方法，其包括：
将第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨按比例混合，得到鳞片石墨；
将鳞片石墨和碳化硅粉混合均匀，得到混合粉体；
将混合粉体和中温改质沥青、蒽油进行混捏。
一种上述石墨质膨胀捣打料的使用方法，其包括：
用石墨质膨胀捣打料对需要填塞的间隙进行填塞；
将填塞好的石墨质膨胀捣打料加热至200℃以上，使石墨质膨胀捣打料膨胀，将间隙填实。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种石墨质膨胀捣打料及其制备方法，该石墨质膨胀捣打料将鳞片石墨、碳化硅粉、中温改质沥青、蒽油按照特定比例混合制成，并且采用三种粒度范围的鳞片石墨按照合理的级配混合使用，原料易得，搭配合理。得到的石墨质膨胀捣打料具有较佳的导热性能以及延展性，可以快速高效地对传热空隙处进行填塞，恢复热传导。此外，本发明实施例还提供了一种上述石墨质膨胀捣打料的使用方法，其操作简单方便，可以快速对传热空隙处进行填塞，恢复正常的热传导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明试验例2所提供的石墨质膨胀捣打料的导热系数随温度的变化曲线，其横轴为温度（单位：℃），纵轴为导热系数（单位：W/m·K）。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种石墨质膨胀捣打料及其制备方法和使用方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种石墨质膨胀捣打料，按照重量份数计，其包括：
鳞片石墨65~70份，碳化硅粉5~10份，中温改质沥青12~18份，蒽油8~13份。
按照上述比例得到的石墨质膨胀捣打料，不仅原料分散均匀，而且具有较佳的和易性和施工性能，可以更好地对各种形状的空隙进行填塞。并且，利用其较佳的导热性能和延展性，恢复空隙处的热传导。
其中，鳞片石墨包括第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、以及第三鳞片石墨；第一鳞片石墨的粒径为2~4 mm，第二鳞片石墨的粒径为0.08~2 mm；第三鳞片石墨的粒径＜0.08 mm。需要说明的是，本发明所指的范围包括下限值，但不包括上限值。也即是说，第一鳞片石墨的粒径为2~4 mm，表示其粒径大于等于2 mm，小于4 mm。这样设置是为了更贴近实际操作，在实际操作中，通常依次采用4 mm、2 mm、0.08 mm孔径的筛进行筛选，能通过4 mm的筛，却不能通过2 mm的筛的鳞片石墨即为第一鳞片石墨。第二鳞片石墨、第三鳞片石墨同理。
进一步地，第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨的质量比为1：2.2~2.6：1.3~1.8。优选地，第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨的质量比为2：5：3。本申请发明人发现，通过按照上述比例混合而成的鳞片石墨，导热性能和延展性较佳，可以更好地膨胀，从而对空隙进行填塞。
可选地，碳化硅粉的粒径为0.05~2 mm。上述范围内的碳化硅粉与鳞片石墨的混合性能较好，利于提高导热性能和延展性。
进一步地，该石墨质膨胀捣打料在松散状态下的平均堆积密度为0.75~0.85 kg/m3，最小堆积密度为0.6 ~0.65 kg/m3。当该石墨质膨胀捣打料升温到200℃左右时，会扩大、膨胀，直至达到最小堆积密度，从而将需要填充的空隙完全填满，得到较佳的热传导性能。
本发明实施例还提供了一种上述石墨质膨胀捣打料的制备方法，其包括：
S1. 将第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨按比例混合，得到鳞片石墨；
S2. 将鳞片石墨和碳化硅粉混合均匀，得到混合粉体；
S3. 将混合粉体和中温改质沥青、蒽油进行混捏。
优选地，进行混捏的温度为80~100℃，混捏时间为1~2 h。混捏后放凉至室温装袋即可。
进一步地，混合粉体、中温改质沥青、蒽油的质量比为75：15：10。在上述比例下，得到的石墨质膨胀捣打料在室温下具有较佳的可塑性，同时，在升温至200℃时，又能迅速膨胀，并拥有较高的导热性能。
本发明实施例还提供了一种上述石墨质膨胀捣打料的使用方法，其包括：
S1. 用石墨质膨胀捣打料对需要填塞的间隙进行填塞；
S2. 将填塞好的石墨质膨胀捣打料加热至200℃以上，使石墨质膨胀捣打料膨胀，将间隙填实。
需要说明的是，在使用前，该石墨质膨胀捣打料需在室温或低温下进行储存，避免暴露在高温环境导致其效果变差。此外，如果是在低温下进行储存，在使用前需要将石墨质膨胀捣打料在室温下进行激活，保证其拥有较佳的施工性能。具体激活方式为将石墨质膨胀捣打料至于20~25℃下保温20~30 min。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种石墨质膨胀捣打料，按照重量份数计，其包括：
鳞片石墨65份，碳化硅粉10份，中温改质沥青12份，蒽油8份；
其中，鳞片石墨包括第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、以及第三鳞片石墨；第一鳞片石墨的粒径为2~4 mm，第二鳞片石墨的粒径为0.08~2 mm；第三鳞片石墨的粒径＜0.08 mm；第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨的质量比为1：2.2：1.8；所述碳化硅粉的粒径为0.05~2 mm。
该石墨质膨胀捣打料的制备方法如下：
S1. 将第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨按比例混合，得到鳞片石墨；
S2. 将鳞片石墨和碳化硅粉混合均匀，得到混合粉体；
S3. 将混合粉体和中温改质沥青、蒽油在100℃下混捏1 h。
实施例2
本实施例提供了一种石墨质膨胀捣打料，按照重量份数计，其包括：
鳞片石墨70份，碳化硅粉5份，中温改质沥青18份，蒽油8份；
其中，鳞片石墨包括第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、以及第三鳞片石墨；第一鳞片石墨的粒径为2~4 mm，第二鳞片石墨的粒径为0.08~2 mm；第三鳞片石墨的粒径＜0.08 mm；第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨的质量比为1：2.6：1.3；所述碳化硅粉的粒径为0.05~2 mm。
该石墨质膨胀捣打料的制备方法如下：
S1. 将第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨按比例混合，得到鳞片石墨；
S2. 将鳞片石墨和碳化硅粉混合均匀，得到混合粉体；
S3. 将混合粉体和中温改质沥青、蒽油在80℃下混捏2 h。
实施例3
本实施例提供了一种石墨质膨胀捣打料，按照重量份数计，其包括：
鳞片石墨68份，碳化硅粉7份，中温改质沥青15份，蒽油10份；
其中，鳞片石墨包括第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、以及第三鳞片石墨；第一鳞片石墨的粒径为2~4 mm，第二鳞片石墨的粒径为0.08~2 mm；第三鳞片石墨的粒径＜0.08 mm；第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨的质量比为1：2.5：1.5；所述碳化硅粉的粒径为0.05~2 mm。
该石墨质膨胀捣打料的制备方法如下：
S1. 将第一鳞片石墨、第二鳞片石墨、第三鳞片石墨按比例混合，得到鳞片石墨；
S2. 将鳞片石墨和碳化硅粉混合均匀，得到混合粉体；
S3. 将混合粉体和中温改质沥青、蒽油在90℃下混捏1 h。
对比例1
本对比例提供了一种石墨质膨胀捣打料，其与实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料基本相同，区别在于，其鳞片石墨的粒径范围为2~4 mm。
对比例2
本对比例提供了一种石墨质膨胀捣打料，其与实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料基本相同，区别在于，其鳞片石墨的粒径范围为0.08~2 mm。
对比例3
本对比例提供了一种石墨质膨胀捣打料，其与实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料基本相同，区别在于，其鳞片石墨的粒径范围为＜0.08 mm。
对比例4
本对比例提供了一种石墨质膨胀捣打料，其与实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料基本相同，区别在于，中温改性沥青的重量份为7份，蒽油为3份。
对比例5
本对比例提供了一种石墨质膨胀捣打料，其与实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料基本相同，区别在于，碳化硅粉为2份。
试验例1
本试验例采用实施例1~3以及对比例1~5所提供的石墨质膨胀捣打料，按照如下方法进行施工：
S1. 用石墨质膨胀捣打料对需要填塞的间隙进行填塞；
S2. 将填塞好的石墨质膨胀捣打料加热至200℃以上，使石墨质膨胀捣打料膨胀，将间隙填实，并继续加热至700℃。
在施工过程中，采用标准YB/T119-1997的方法，分别测试石墨质膨胀捣打料在室温下松散状态（填塞前）、压实状态（填塞后）、加热至200℃。加热至700℃时的堆积密度，其膨胀率是根据填塞后的堆积密度除以加热后（200℃/700℃）的堆积密度得到的。测试结果如表1所示。
表1. 石墨质膨胀捣打料堆积密度测试结果
由表1可以看出，本发明实施例1~3所提供的石墨质膨胀捣打料的在松散状态下的堆积密度为0.78~0.81 kg/m3，进行填塞时，密度可以压缩至1.72~7.75 kg/m3，在加热至200℃时，其膨胀率可以达到270%~287%，并且继续加热至700℃也不会有明显的回缩，由于通常情况下，高度导热间隙的温度不会超过700℃，所以本申请的石墨质膨胀捣打料能满足日常生产所需。相比之下，对比例1~3未采用本发明实施例的方法对鳞片石墨进行级配，基本呈现出粒径越大，堆积密度越小的趋势。且在未级配的情况下，高温下的膨胀率都有较明显的下降，并且在加热至700℃时均出现了一定程度的回缩。对比例4减少了中温改质沥青、蒽油的用量，得到的石墨质膨胀捣打料粘度不足，成型效果较差，无论是填塞前还是填塞后的堆积密度都有一定程度的降低，虽然加热后的密度与本申请实施例相当，但膨胀率降低了。对比例5减少了碳化硅粉的用量，在堆积密度上与本申请实施例未见明显差异，对比例5的情况主要影响的是石墨质膨胀捣打料的强度性能。
试验例2
本试验例采用实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料测试其导热系数随温度的变化，测试结果如图1所示。由图1可以看出，本发明实施例3所提供的石墨质膨胀捣打料在700℃以内的范围内，随温度的升高，导热系数增大，呈现出明显的线性关系。并且在700℃时，其导热系数可以达到30W/m·K以上，证明了本发明实施例所提供的石墨质膨胀捣打料具有较佳的导热性能。
综上所述，本发明实施例提供了一种石墨质膨胀捣打料及其制备方法，该石墨质膨胀捣打料将鳞片石墨、碳化硅粉、中温改质沥青、蒽油按照特定比例混合制成，并且采用三种粒度范围的鳞片石墨按照合理的级配混合使用，原料易得，搭配合理。得到的石墨质膨胀捣打料具有较佳的导热性能以及延展性，可以快速高效地对传热空隙处进行填塞，恢复热传导。此外，本发明实施例还提供了一种上述石墨质膨胀捣打料的使用方法，其操作简单方便，可以快速对传热空隙处进行填塞，恢复正常的热传导。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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