高炉用微孔炭砖标准修订说明.docx

高炉用微孔炭砖行业标准编制说明一、工作简况1、任务来源本项目是依据工业和信息化部工信厅科函202125号文“关于下达2021年第全国钢标委炭素分委会第一批行业标准计划通知”下达的项目计划，项目编号为2021-0367T-YB),项目名称为“高炉用微孔炭块”。本项目是修订项目，代替YB/T141-2009<,主要起草单位：中冶南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司、方大炭素新材料科技股份有限公司和冶金工业信息标准研究院，计划完成时间为2022年。2、主要工作过程立项批准后，2021年5月10日全国钢标委炭素分委员会组织各起草单位成立了起草工作组，由中冶南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司为组长单位，负责主要起草工作。工作组对国内外高炉用微孔炭砖产品和技术现状与发展情况进行全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，在此基础上编制出高炉用微孔炭砖标准草案初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2023年3月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报全国钢标委炭素分委员会秘书处。3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作本标准由中冶南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司、方大炭素新材料科技股份有限公司和冶金工业信息标准研究院共同起草。主要成员：陈前琬、朱必炼、王同生、付笑哲、张璐、庞振平、O所做的工作：陈前琬和朱必炼任工作组组长，主持全面协调工作，负责对各阶段标准的审核；王同生为本标准主要执笔人，负责本标准的具体起草与编制；付笑哲、张璐负责国内外相关技术文献和资料的收集、分析及资料查证，对产品生产工艺、性能和使用经验进行总结和归纳；庞振平负责对国内外产品和技术的现状与发展情况进行全面调研，王同生负责对各方面的意见及建议进行归纳、整理。二、标准编制原则本标准在修订过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，注重标准修订与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的修订工作。本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则的要求编写。在确定本标准主要技术指标时，综合考虑中国的国情，技术条件，工艺装备水平，做到既不脱离实际，又经过努力能够做到的产品标准，充分体现了标准在技术上的先进性和合理性。三、主要内容说明1、标准主要内容本标准在起草过程中，对市场情况进行了详细的分析，并且搜集了国内外有关的资料，一致认为随着生产装备和研发技术的进步，需要优化和提高微孔炭砖的理化指标。（1）市场调研情况分析首先，高炉用微孔炭砖现行标准（YB/T141-2009）为2010年6月1日实施，距今已超过10年，随着技术的发展和生产装备的升级，高炉用微孔炭砖的制备工艺和性能指标已经发生了翻天覆地的变化。以国内两家主要炭砖生产商中冶南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司（中冶武彭）和方大炭素新材料科技股份有限公司（方大炭素）为例说明。中冶武彭2012年开始生产大块高炉炭砖，采用振动成型方式成型；2018年左右，中冶武彭自主研制的大规格炭块模压成型机投产，由于模压成型炭砖各项性能指标较优，振动成型被停产淘汰；此外,为提高炭砖的性能指标，中冶武彭通过技术研发，开发了多种增强技术，如纳米碳增强技术和高导热原料技术等，炭砖的性能指标有明显改善。方大炭素是高炉炭砖的老牌生产企业，最早采用挤压成型生产高炉炭砖；2012年左右，方大炭素开始引进德国振动成型机，高炉炭砖采用振动成型方式生产；除成型方式改变以外，方大炭素还升级了混捏系统，炭砖焙烧和加工设备等，高炉炭砖的各项指标和加工尺寸精度都有非常大的提高。因此，从生产装备来看，高炉炭砖的生产工艺有较大改善；从生产技术来看，高炉炭砖的技术水平也有较大提高，现行的高炉微孔炭砖标准已不适合目前的高炉微孔炭砖，需要进行修订。其次，随着近些年高炉大型化和长寿化发展，以及高炉强化冶炼措施（高风温、高风压和富氧喷煤等）的广泛使用，炭砖在高炉内的使用环境越来越苛刻，为保证高炉寿命和生产效率，高炉厂家和设计院对高炉用炭砖的要求也越来越严格。以本单位近几年签订的技术合同指标为例说明。表1所示为高炉用微孔炭砖的设计指标与现行行业标准的对比，从表中可以看出，不论是中型高炉（100om3炉容2000m3）还是大型高炉（炉容2000m3）,虽然每个厂家对性能指标要求不一，但相对于现行标准的指标来说，设计的性能指标都有一定程度的提高。例如钢厂5和钢厂6,其要求的小于lm孔容积率为75.0%（与标准70.0%相比提高5%）；钢厂1要求铁水溶蚀指数为26%（与标准30%相比降低4%）。表1高炉用微孔炭砖的设计指标项目单位YB/T141-2009钢厂1钢厂2钢厂3钢厂4钢厂5钢厂61350m31860m32000m32800m33200m33200m3体积密度gcm31.631.681.651.651.651.651.65显气孔率%16.014.016.016.016.018.016.0耐压强度MPa38.042.038.038.038.040.038.0透气度mDa9.0-9.09.09.08.09.0平均孔径m0.50.50.50.50.50.40.5小于lm孔容积率%70.072.072.072.070.075.075.0氧化率%16.010.010.016.016.014.013.0铁水溶蚀指数%30262828282828导热系数室温W(mK)9.010.012.09.010.010.010.0600C14.014.014.014.014.016.014.0抗碱性级U/LCUU/LCU/LCUU/LCU/LC最后，高炉用微孔炭砖具有较好的微孔特性和抗铁水侵蚀性能，一般用于高炉炉底、铁口上方炉缸部位，可满足中大型高炉的使用需求。近些年，基于生产经验和炼铁技术进步，部分设计院要求微孔炭砖具有高的导热系数，从而衍生出了高导热微孔炭砖，主要用于炉身和炉腹部位。中冶武彭与意大利PW（PAULWURTH,SMSgroup）公司签订炭砖供货合同，设计有炉身炉腹用高导热微孔炭砖；方大炭素也生产高导热微孔炭砖，其对外宣传名称为“高导热炭砖”，根据孔径指标划分本质是微孔炭砖。现行高炉用微孔炭砖标准只包含普通微孔炭砖，因此有必要对标准进行修订，增加微孔炭砖品种，满足实际市场需求，促进高炉炭砖发展。(2)国内外资料的收集搜集了国内外相关标准、文献资料，主要包括：日本NDK微孔炭砖、德国SGL微孔炭砖和法国AM微孔炭砖以及国内方大炭素和我公司企业标准。国内外高炉用微孔炭砖的理化性能指标如表2和表3所示。由于国内外炭砖技术发展水平不同，微孔炭砖的性能指标差别较大，国内外微孔炭砖的性能参数只供借鉴和参考。近些年，随着国外项目的增多，出口炭砖的比例也越来越高，出口炭砖的性能指标要求与国内也有所不同，最主要的区别是国外对炭砖的热膨胀系数指标非常重视。从表3德国SGL炭砖可以看出，其对炭砖的热膨胀系数均有性能指标要求，但国内的炭砖理化指标要求中并没有热膨胀系数。炭砖作为高炉的关键内衬材料，其设计的一代炉役往往超过10年，而且炭砖的使用环境是高温条件，因此要求其高温服役下的结构稳定性，这就要求炭砖具有较低的热膨胀系数。为了进一步跟国际接轨，进一步提高炭砖的性能，因此修订的高炉炭砖微孔标准增加了热膨胀系数指标。表2国内外高炉用微孔炭砖的理化指标项目单位日本法国方大武彭BC-7SAM-102体积密度gcm31.581.561.631.68显气孔率%18.717.016.014.0耐压强度MPa38.029.438.042.0平均孔径n0.1250.1090.5000.300小于lm孔容积率%78.4578.6770.075.0氧化率%4.278.0916.010.0透气度mDa26.200.289.05.0铁水溶蚀指数%40.113.530.025.0导热系数(600)W(mK)12.9814.0014.014.0抗碱性级UUU/LCU*国外炭砖数据引自：邹祖桥，宋木森，国内外高炉炭砖的现状及发展，2004年，钢铁。表3德国SGL微孔炭砖的理化指标项目单位德国5RD-N3RD-N体积密度gcm31.571.64显气孔率%1415耐压强度MPa3555热膨胀系数（20-20（TC）2.52.9导热系数（30C）W(mK)1612抗碱性级LCU>lm孔隙比%-4灰份（含添加剂）%320*数据引自：程坤明，西格里炭破的特点及其应用效果，2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会。2、主要技术差异与YB/T141-2009相比，主要技术内容变化如下：一修改了规范性引用文件；一增加了一个高导热微孔炭砖牌号TZGW-2；一修改了体积密度指标；一修改了显气孔率指标一修改了耐压强度指标一修改了透气度指标一修改了小于lm孔容积比指标一修改了氧化率指标一修改了铁水溶蚀指数指标一修改了导热系数指标一增加了热膨胀系数指标（20-200）一修改了外形尺寸允许偏差要求一修改了外观质量要求修订后的高炉用微孔炭砖的理化指标与YB/T141-2009对比情况如表4所表4高炉用微孔炭砖的理化指标项目单位YB/T141-2009修订后TZGW-ITZGW-2体积密度>gcm31.631.651.73显气孔率%16.015.018.0耐压强度MPa38.040.037.0透气度mDa9.05.08.0平均孔径m0.50.50.5小于lm孔容积率%70.072.070.0氧化率%16.012.018.0铁水溶蚀指数%302628导热系数室温W/(mK)9.010.025.060014.015.0-热膨胀系数（20-200°C）1(7K-3.53.0抗碱性级U或LCU或LCU或LC注：氧化率、铁水溶蚀指数测试结果供用户参考，不作考核依据。此外，对外形尺寸及允许偏差进行修订，将满铺炉底卧砌和环砌的长度偏差由±3.Omm改为±2.Omm（如表5所示表5高炉用微孔炭砖长度偏差外形尺寸（mm）宽X高X长YB/T141-2009修订后123123400×400×L+3.0÷0.5±3.0±2.0+0.5±2.0400×500×L400×600×L500×500×L500×600×L注：1为满铺炉底卧砌的偏差：2为满铺炉底立砌的偏差；3为环砌的偏差对外观质量进行了修订，主要内容变化如下：（1）4.3.2高炉用微孔炭砖表面上范围不大于15OnInIXI50mm目视观察明显的局部疏松应不多于两处；修改为：4.3.2高炉用微孔炭石专表面上范围不大于12OmmXI20Inin目视观察明显的局部疏松应不多于两处;（2）4.3.5.1砌筑接触面上的棱不连续磨钝，其深度不大于5mm不计；非砌筑面上的缺棱深度小于Ionim不计。修改为：4.3.5.1缺棱深度小于5mm不计。（3）修改了高炉用微孔炭砖的孔洞或凹陷4.3.6.1砌筑接触面上的孔洞或凹陷的最大直径不大于15mm和深度不大于IOmnio4.3.6.2非砌筑接触面上的孔洞或凹陷的最大直径不大于20mm和深度不大于15mm。修改为：4.3.6.1孔洞或凹陷的直径和深度不允许大于15mmo4.3.6.2孔洞或凹陷的直径和深度5-15mm的缺陷不超过5处。4.3.6.3孔洞或凹陷的直径和深度小于5mm的缺陷不计。四、主要试验（或验证）情况本标准是在YB/T141-2009高炉用微孔炭砖的基础上，结合我国微孔炭砖的生产和使用经验而修订完成的。工作组通过对微孔炭砖进行出厂检验（第三方检验），以及生产单位的内部检验，对微孔炭砖的主要性能指标进行了验证,见表6o表6高炉用微孔炭砖的主要性能指标试验值与标准值对比表主要技术指标检验批TZGW-I检验批TZGW-2试验值标准值试验值标准值体积密度（gcm3）1011.671.65201.741.73显气孔率（）10113.815.02016.018.0耐压强度（MPa）10141.740.02038.637.0透气度（mDa）323.15.0106.28.0平均孔径（m）250.1590.560.4370.5小于lm孔容积率（%）2572.372.0671.870.0氧化率（%）3211.212.01011.9618.0铁水溶蚀指数（）3223.97261025.0728导热系数W（mK）室温3211.8410.01026.1425.060015.1215.0-热膨胀系数IOVK(20-200C)163.23.5102.83.0抗碱性（级）32UU或LC10UU或LC经过比对分析，各主要性能指标均符合标准修订后的规定要求。证明本标准规定的主要技术指标和技术要求既先进合理，又切实可行。五、标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况（重要）1起草单位简介“中冶武彭”是中冶南方工程技术有限公司出资成立的生产炭质炉衬新材料和耐火散料的高新技术企业，是从事材料研发、生产销售、技术服务和工程总承包的炉衬长寿技术综合服务商，国家级专精特新“小巨人”企业，河北省绿色工厂。中冶武彭目前拥有两条高水平的智能化炭块生产线，采用计算机自动配料系统，德国爱立许高速逆流混炼机、630Ot和400Ot模拟双向模压成型机、天然气加热的高温密闭环式焙烧窑、高精度数控组合机床、耐火散料生产线采用自动配料、混练、包装系统，有完备的质量检测手段和新技术新产品研发推广能力，年产高品质炭块、炭素散料、耐火散料等50000多吨，产品性能指标达到国内领先，企业综合实力行业排名第一。中冶武彭生产的高炉用炭块及配套散料已广泛应用于鞍钢、武钢、湘钢、邯钢、安钢、涟钢、昆钢等千余座高炉，出口俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、印度、印度尼西亚、伊朗、埃及等国家，产品均获得了良好的使用效果，深受用户好评。2行业背景及其他相关企业简介据不完全统计，目前我国高炉约有1200余座，但90%是2000m3以下的中小型高炉，2000m3以上的大型高炉仅占10%,随着钢铁工业的技术进步以及我国淘汰落后产能的战略部署，高炉未来必定向着大型化发展。炭砖作为高炉的关键内衬耐火材料，其技术进步支撑着钢铁高温工业的发展，对我国实施“节能、减排、降耗”战略以及发展“低炭经济”起到十分重要的推动作用。近些年，随着国产炭砖的技术发展和生产设备升级，炭砖的质量有了明显的提升，中小型高炉用炭砖基本能做到全部国产化，但国产炭砖的使用寿命依然较短，高炉一代炉役基本在6年，维护好的高炉寿命能达到10年左右。通过此次标准的修订，微孔炭砖的密度、耐压强度、导热系数、抗铁水侵蚀性能等指标均得到优化和提高，有利于满足高炉长寿化的使用需求。3标准化对象相关情况高炉用微孔炭砖具有优异的孔结构和理化性能，是高炉炉底和炉缸上部的内衬材料。本标准于1998年首次发布，2009年进行了修订，本次是第二次修订。通过修订，充分纳入和反映了当今新产品、新技术、新工艺的先进技术成果，解决标龄老化问题，保证标准的时效性，为微孔炭砖的推广应用提供了有力的技术支撑，为指导和规范微孔炭砖生产和验收提供了依据，有利于提高产品的技术性能、安全可靠性及环保性能。通过标准的修订，将促进技术创新，增强产品的国内外市场竞争力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场良性发展，加快我国炭砖技术快速发展具有积极的促进作用。七、与国际、国外对比情况本标准没有采用国际标准。本标准修订过程中未查到同类国际、国外标准。本标准修订过程中未测试国外的样品。八、与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性标准的协调性本标准是产品标准，所引用的标准均为最新版本，编写格式按GB/T1.1-2009要求编写，与国家和行业有关的方针、政策、规定、法律、法规是协调一致的。九、重大分歧意见的处理经过和依据本标准无重大分歧意见。十、标准性质的建议说明建议本标准为推荐性行业标准。十一、贯彻标准的要求和措施建议本标准为修订标准。本标准的尽快实施有利于我国高炉炉衬的长寿，有利于促进我国冶金行业技术发展。建议制造商和各方顾客将采用和贯彻执行本标准化工作纳入计划、统筹安排，尽早获得经济效益。在标准颁布后由技术委员会组织宣贯。十二、废止或代替现行相关标准的建议本标准实施时，全部代替GB/T141-2009。十三、其他应予说明的事项由于疫情影响，导致调研工作无法有效开展，所以项目延期。标准名称由下达计划时的“高炉用微孔炭块”修改为“高炉用微孔炭砖二高炉用微孔炭砖行业标准编制工作组2023年3月25日