中华人民共和国冶金行业标准

《高炉用炭素捣打料》行业标准

编制说明书

《高炉用炭素捣打料》行业标准起草小组

2011年7月

一、任务来源

根据工信部工信厅科[2010]74号“关于印发2010年第一批行业标准制修订计划的通知”中规定，由武钢和冶金工业信息标准研究院共同负责起草《高炉用炭素捣打料（2010-0268T-YB）》行业标准。

二、工作过程

我们在多年的产品检测中发现，我国《高炉用炭素称捣打料》目前无产品标准，产品检验方法主要参照《高炉用低温粗缝糊》标准。

在接到该标准制订任务后，我们成立了《高炉用炭素捣打料》标准制订工作小组，制订了工作计划，进行了资料查找和相关试验工作，并进行了部分炭素捣打料生产厂家调研，在此基础上编制了《高炉用炭素捣打料》标准征求意见稿。

三、制定理由及必要性

1、制定理由

高炉炭素称捣打料，是以高温电锻无烟煤、人造石墨、碳化硅为主要原料，酚醛树脂、煤沥青、煤焦油为结合剂，经过混捏而成，用于高炉炉底炭捣层，填充炭块与炭块之间及炭块与炉体之间的缝隙。

高炉用炭素捣打料的功能有：

a.填充炭砖与冷却壁之间，炉底炭砖与炉底密封板之间的缝隙，要求经捣打后的捣打料有一定的强度和致密度，充满每个角落和很小的缝隙，达到不渗漏铁水和煤气的要求；

b. 高炉炭素称捣打料有传递热量的重要作用，高炉冷却需要通过高炉炭素称捣打料将炭砖的热量传出，经冷却水带走，减缓侵蚀速度。如果高炉炭素称捣打料导热系数太低就会影响热量的顺利传递，引起炭砖温度升高，加快炭砖的侵蚀速度；

c. 高炉炭素称捣打料有耐火砖衬的作用，高炉炭素称捣打料和炭砖的材质相同，在高炉后期，如果炭砖有烧穿或渗漏铁水和炉渣时，高炉炭素称捣打料能起到耐火砖衬的作用；

d.炉缸高炉炭素称捣打料既有填充炭砖与冷却壁之间空隙，防止铁水、炉渣和煤气渗漏，又有吸收炭砖和其他耐火砖衬升温过程中的膨胀作用，防止炉壳受力过大而开裂。 2、制定的必要性

制订本标准主要为了克服其高温焙烧后测量导热系数的缺点，利用高炉寿命的提高。

我国的高炉炭砖已有很大进步，微孔炭砖、超微孔炭砖相继研究成功，应用于高炉，这些炭砖的导热系数已有很大提高，由过去炭砖3-5W/mK提高到微孔炭砖8-12W/mK，再提高到超微孔炭砖16-20 W/mK。在这一过程中，使用者对炭素捣打料没有足够的重视，仍然使用过去的那种粗缝糊，导热系数3-5W/mK。粗缝糊和炭砖的导热系数极不匹配，炭捣料成为传热的绝热层，致使国内许多高炉投产后不久，炉缸、炉底炭砖温度急剧升高，达到800-10000C的危急状态，似乎炉缸快要发生烧穿事故，被迫采取减产和采用钒钛矿护炉措施。其实此时炭砖炉衬并未发生严重侵蚀，这种状况主要是粗缝糊与炭砖导热系数不相匹配的后果。

在使用高导热系数炭砖和强化冷却的条件下，炉缸炉底炭砖内表将形成炉渣粘结层，对炭砖炉衬起到很好的保护作用和保温作用。理论计算和实践观测表明，在炭砖导热系数6000C达到20W/mK以上，具有软水冷却和铜冷却壁的条件下，这层保护层将不会消失，此时炭砖炉衬将成为永久性炉衬，高炉炉缸炉底寿命达到20年甚至更高将成为可能。

我国的高炉炭砖已有很大进步，微孔炭砖、超微孔炭砖相继研究成功并应用于高炉，这些炭砖的导热系数已有很大提高，由过去普通炭砖3-5W/mK提高到微孔炭砖8-12W/mK，再提高到超微孔炭砖16-20W/mK。为避免高炉用炭素捣打料和炭砖的导热系数不匹配，高炉用炭素捣打料成为传热的绝热层，影响高炉寿命，高炉用炭素捣打了必须制定标准。

四、现行标准存在的问题

我国高炉炭素称捣打料目前无产品标准，产品检验方法参照低温粗缝糊标准，试样焙烧方法，焙烧温度9000C -12000C，保温2-3小时，冷却到室温后检测导热系数及其他性能。这样的焙烧方法导致如下问题：

1）9000C -12000C焙烧温度，远高于高炉炭素称捣打料实际工作温度。高炉内炭捣料的工作温度仅1000C左右，因为它紧靠冷却壁，温度不可能升得很高。经高温焙烧后的试样，检测的性能不能代表高炉生产中实际温度的性能。 2）测定结果表明，焙烧温度对炭捣料的导热系数有较大影响，低温固化（1200C-3000C）和高温焙烧（12000C）后试样导热系数相差很大。例如某公司生产的BFD-S20和THC-S10两种炭素捣打料，经低温固化和高温焙烧后导热系数测定结果见表1。

表1 炭素捣打料导热系数测定结果(W/mK)

焙烧温度 1200C24h 12000C24h 导热系数差值

导热系数 室温 1000C 3000C 室温 1000C 3000C 室温 1000C 3000C

BFD-S20 6.29 7.26 7.93 12.80 13.70 14.69 6.51 6.44 6.76

THC-S10 8.10 8.85 9.37 13.17 15.00 15.59 5.07 6.15 6.22

导热系数相差接近一倍，经高温焙烧后的炭捣料导热系数检测值看似较高，而使用中的导热系数仅有检测值的一半，将严重影响高炉生产中、后期对侵蚀状况的判断。

五、标准修订的内容及依据

1）炭素捣打料分类

目前高炉炭砖品种及使用情况：中、小型高炉一般使用半石墨炭砖和微孔炭砖，其导热系数6000C约为12-14W/mK，大型高炉使用超微孔炭砖，导热系数室温>16W/mK, 6000C>20W/mK。使用的炭素捣打料的导热系数应与炭砖相近，因此TDL-1型采用低温粗缝糊指标并适当调整用于和微孔炭砖和半石墨炭砖配套使用，增加一个型号TDL-2，指标为：

导热系数：室温17W/mK，1000C18W/Mk，3000C19W/mK；灰分0.5%；挥发分12%；体积密度 1.65 g/cm3；

耐压强度，树脂结合10MPa，沥青结合6MPa。

THC-2型号的炭捣料可以满足超微孔炭砖要求。制订后的炭素捣打料技术要求见表3。

表2 高炉用低温粗缝糊技术要求

项目 单位 THC -1 THC -2 THC -3 THC -4

灰分 不大于 % 1.5 4.0 8.0 12.0

挥发分 不大于 % 12.0 12.0 12.0 12.0

体积密度 不小于 g/cm3 1.65 1.62 1.60 1.55 耐压强度（烧后） 不小于 MPa 10 10 20 20

导热系数（2000C） 不小于 W/mK 14.0 10.0 6.0 2.0

表3 制订后的高炉用炭素捣打料技术要求

项目 单位 TDL-1 TDL-2

灰分 不大于 % 1.5 0.5

挥发分 不大于 % 12 12

体积密度 不小于 g/cm3 1.65 1.65

耐压强度 不小于 MPa 10（树脂结合）

6（焦油和沥青结合） 10（树脂结合）

6（焦油和沥青结合）

导热系数 室温 不小于

W/mK 12.0 17.0

1000C不小于 13.0 18.0

3000C不小于 14.0 19.0

2）炭素捣打料成型方法

为确保检验结果的重复性，标准规定炭素捣打料成型方法：在压力机上进行，在5000N/cm2压力下加压30s，制成50mm50mm 50mm的立方体或直径50mm、高50mm的圆柱体试样。

3）炭素捣打料固化温度

标准规定了炭素捣打料性能检测样品的固化焙烧温度，树脂结合的炭素捣打料在1100C24h固化后检测耐压强度和导热系数，煤焦油和沥青结合的炭素捣打料在2000C24h埋碳烧结固化后检测耐压强度和导热系数，不允许用更高温度焙烧后检测导热系数。

4）不同结合剂炭素捣打料使用部位

标准规定煤焦油结合炭素捣打料适用炉缸炭砖和冷却壁之间，因为煤焦油固化温度高，在一代高炉生产中都不会固化，可以保持较好的柔软性，吸收炭砖的膨胀压力，防止炉壳开裂。酚醛树脂结合的炭素捣打料适用炉底炭砖以下部位。它在低温下（1000C左右）可以固化，不易变形，而不适用于炉缸冷却壁与炭砖之间，因为低温固化后，不能吸收炭砖的膨胀，如果膨胀大，可能引起炉壳开裂。

六、 关于专利 本标准不涉及专利内容。

七、 关于标准的一致性

本标准与国家相关技术标准和法规保持一致，没有冲突。

八、 标准的应用

本标准为推荐性标准。本标准使用后将提高高炉炉体的寿命，做到产品有标可依，规范市场。本标准可供生产厂、设计单位在新建、改造项目时使用。也可供相关部门在评价项目时使用。

九、 标准的实施措施

建议相关部门组织对标准进行宣传，使相关人员对标准充分理解，提高市场对标准的认知度和认可度，从而提高标准的应用效果。