出鐵口堵泥的製作方法

2024-01-19 15:08:15 2

專利名稱：出鐵口堵泥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可塑性耐火材料，特別是涉及一種煉鐵高爐用的出鐵口堵泥。
背景技術：
參閱圖1，在高爐煉鐵作業中，出鐵口堵泥I是用於當出鐵作業結束後，填堵高爐21的出鐵口 22以阻止鐵水3與渣4繼續流出的耐火材料。一般來說，出鐵口堵泥的良莠以開孔性、堵泥性、結合性、燒結性和耐蝕性等五個特性進行評估。開孔性是指在需要進行出鐵作業時，出鐵口堵泥必須能很容易、快速地被鑽通，以及時出鐵、確保高爐出鐵作業的順暢；堵泥性是在結束出鐵作業時，能短時間將出鐵口封堵，且確保足夠的堵泥量，保持穩定的鐵口深度；結合性是指新、舊出鐵口堵泥結合的 狀況，不能出現出鐵口內的新出鐵口堵泥和舊出鐵口堵泥結合不佳而出現隙縫，以至於滲漏鐵水或渣的情形發生；燒結性是指堵泥在各溫度階段都能達到不同程度的燒結，以便即時堵住出鐵口，同時在爐壁內形成泥包而可保護爐壁；耐蝕性是指出鐵作業進行時，出鐵口堵泥被鑽通的孔徑不可急遽擴大，且出鐵時間需達到每爐次150分鐘以上的標準，以減少爐前作業次數、節省材料成本。就臺灣省內而言，出鐵口堵泥因為大致僅有中鋼與燁聯兩家煉鋼業者有需求，所以種類有限；又因為高爐維修時單邊出鐵在間隔約30分鐘內即須進行下一次的開孔出鐵作業，因此必須開發新的、燒結速率更快更穩定，及具有良好抗渣銑侵蝕性的出鐵口堵泥供市場選擇運用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種燒結速率更快速穩定，及具有良好抗渣銑侵蝕性的出鐵口堵泥。本發明的一種出鐵口堵泥包含一份骨材、一份膨脹材,及一份黏結材。該骨材對整體的體積比超過50%且不大於70%，該膨脹材對整體的體積比不為0且不大於20%，該黏結材佔整體體積比的其餘組分，用於黏結該骨材與膨脹材而使該出鐵口堵泥混練後成可塑形的固體形態，另外，該出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二鋁佔的重量百分比是25wt% 45wt%,碳化娃和氮化娃的加總總和佔的重量百分比是30wt% 50wt % o本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。較佳地，本發明的出鐵口堵泥中，該骨材包括剛玉礦物、純度不低於96. 5%的碳化矽粉、焦碳、高嶺土、氮化矽粉、矽粉、氧化鋁粉、土狀黑鉛、碳黑，或上述材料的組合。較佳地，本發明的出鐵口堵泥中，該膨脹材包括臘石、藍晶石、紅柱石、莫來石，或上述材料的組合。較佳地，本發明的出鐵口堵泥中，該黏結材包括焦油粉、煤焦油、酚醛樹脂、紙漿、聚氯乙烯、樹脂粉、糊精,或上述材料的組合。
較佳地，本發明的出鐵口堵泥中，該剛玉礦物為棕剛玉、白剛玉、亞白剛玉、板狀剛玉，或上述材料的組合。較佳地，本發明的出鐵口堵泥中，該氧化鋁粉是煅燒氧化鋁。較佳地，本發明的出鐵口堵泥中，該酚醛樹脂的固形份70%、殘碳量30%、分子量200 500。本發明的有益效果在於提供一種新的出鐵口堵泥，特別是其中三氧化二鋁佔的重量百分比是25wt% 45wt%,碳化娃和氮化娃的加總總和佔的重量百分比是30wt% 50wt %，而具有更快速穩定的燒結速率，以及良好的抗渣銑侵蝕性。


圖I是一剖視示意圖，說明高爐煉鐵作業中，出鐵口堵泥封堵高爐的出鐵口的情 形。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。本發明一種出鐵口堵泥的一個較佳實施例，包含一份骨材、一份膨脹材，及一份黏結材，且該出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二鋁佔的重量百分比是25% 45%，碳化矽和氮化娃的加總總和佔的重量百分比是30% 50%。該骨材對出鐵口堵泥整體的體積比超過50%且不大於70%，選擇自包括剛玉礦物、純度不低於96. 5%的碳化矽粉、焦碳、高嶺土、氮化矽粉、矽粉、氧化鋁粉、土狀黑鉛，及碳黑等原料。其中，剛玉礦物為棕剛玉、白剛玉、亞白剛玉、板狀剛玉，或上述剛玉礦物的組合；焦碳是煤乾餾後殘存的固態產物，主要成分是碳元素，含少量氫、氧、氮、硫及其它元素，此類元素因存在量相對極少並不影響出鐵口堵泥所需的特性；高嶺土(Kaolinite)是含水的鋁矽酸鹽礦物，化學式為Al2Si2O5(OH)4 ;土狀黑鉛即石墨粉，在本發明中所用的土狀黑鉛的碳含量為88% 95%，細度不大於IOOiim;碳黑(Carbon Black)分子量12. 01，是含碳原料(主要為石油)經不完全燃燒而產生的微細粉末，主要組成物是碳，還含有少量的氫、氧、硫、灰分、焦油和水分；較佳地，氧化鋁粉是煅燒氧化鋁；總結地說，組成骨材的各原料的多寡、純度並無精確限制，但須與膨脹材、黏結材配合，滿足最終骨材的體積比是整體的50 % 70 %，且出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二鋁佔的重量百分比是25wt % 45wt %,碳化娃和氮化娃的加總總和佔的重量百分比是30wt % 50wt %。膨脹材佔整體的體積比不為0且不大於20%，選擇自包括臘石、藍晶石、紅柱石、莫來石，或上述材料的組合，主要作用是在施作後令出鐵口堵泥的整體體積膨脹而確實封堵出鐵口 ；其中，臘石(Pyrophylite)是單斜晶系、有滑感，在1150°C膨脹稍大，且分解為莫來石及方石英的礦物原料，且氧化鋁(Al2O3)的含量佔25wt% 28wt%;藍晶石(Kyanite)屬矽酸鹽類礦物，由矽酸鋁組成，化學式為Al2SiO5 ;紅柱石(Andalusite)屬矽酸鹽類礦物，由矽酸鋁所組成，化學式為Al2SiO5(Al2O3 63. 2wt%,Si02 36. 8wt% );莫來石屬斜方晶系、長柱狀晶系，其中的Al2O3佔80wt %，表面圓滑，1810°C開始分解，溫度淺變小，化學性質穩定，抗熱震；類似地，組成膨脹材的各原料的多寡、純度並無精確限制，但須與骨材、黏結材配合，滿足最終膨脹材的體積比是整體的0 20% (不含0)，且出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二招佔的重量百分比是25wt % 45wt %,碳化娃和氮化娃的加總總和佔的重量百分比是30wt*% 50wt*%的要求。黏結材佔整體體積比的其餘組分，主要用於黏結該骨材與膨脹材而使該出鐵口堵泥混練後成可塑形的固體形態，其組成包括焦油粉、煤焦油、酚醛樹脂、紙漿、聚氯乙烯、樹脂粉、糊精，或上述材料的組合；其中，焦油粉的黏性來自於熔融狀態，殘碳高，加溫速率宜小，150°C以上呈熔融狀態；煤焦油是蒸餾煤制焦碳和煤氣時的副產物，成分複雜，主要是酚類、稠環芳烴和雜環化合物的混合物；酚醛樹脂的固形份70%、殘碳量30%、分子量200 500 ;紙漿是纖維原料(如木材、稻草、蔗沐、蘆葦、廢紙等)加入非纖維原料(如塗料、溶劑等)後，經過洗眾、抄眾、漂白等過程的產物；聚氯乙烯(PVC, Polyvinylchloride),即五大泛用塑料(PE、PVC、PP、PS、ABS)中唯一的含氯塑料；樹脂粉的黏性強，碳化率高，燒結後強度大，低溫也可硬化，可提高熱態強度，抗鹼侵蝕；糊精(Dextrin)是澱粉的不完全水解產物，分子通式(C6HltlO5)m，m代表聚合度；類似地，組成黏結材的各原料的多寡、純度並無精確 限制，但須與骨材、膨脹材配合，滿足最終出鐵口堵泥需為可塑形的固體形態，且出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二鋁佔的重量百分比是25wt% 45wt%，碳化矽和氮化矽的加總總和佔的重量百分比是30wt% 50wt%。上述本發明出鐵口堵泥以如下表所列的實驗樣品，分別經過400°C、8小時燒成和600°C、3小時燒成後進行物性試驗，另外取混練完成的成品(已添加黏結劑)進行擠出值試驗，再另外取混練半成品(未添加黏結劑)進行殘水分與粒度過篩試驗；其中擠出值試驗定義為測定堵泥擠出所需的力量大小。其試驗程序是稱取待測試堵泥試料少許，將堵泥與試驗模具放入烘箱加熱至試驗溫度，取出試驗模具後立即將試驗模具組合併置於試驗機的加壓臺上，然後將待測試的堵泥試料置於試驗模具內，並放上加壓杆，接著進行加壓，並在加壓同時由計算機記錄擠出力量大小變化。物性試驗定義為測定堵泥燒結後的體積密度、表面氣孔率、抗折強度、抗壓強度、永久熱線變率，以維持產品的質量穩定並反應組織結構特徵。其試驗程序是依循JISR2553測試標準，取40mmX40mmX 160mm的長方體試樣，在埋碳條件下，依所需燒成溫度、持溫後爐冷，測定密度、表面氣孔率、抗折強度、抗壓強度、永久線變率(Permanent LinearChange, P. L. C.)。殘水分試驗定義為測定原料所有開孔氣孔中所存水分與乾燥材料的質量的比值，試驗程序是依試料特性稱取試料後，置於烘箱中30分鐘後取出稱重，再置入烘箱中15分鐘後稱重，如連續稱重兩次所得結果一致，即認定水分完全蒸乾，如否，再重複作動。粒度過篩試驗定義為測定試料顆粒大小分布；試驗程序是稱取試料些許，若為乾式試料則直接選擇適用的篩網直接篩分，若為溼式試料則使用200mesh篩網水洗至通過篩網的水呈澄清狀態，再將留於篩網的試料置於電爐線板乾燥後於常溫下篩分；以百分比計，通過+6mesh篩網、+18mesh篩網、+60mesh篩網、+200mesh篩網和_200mesh篩網的量為100%。燒失量是在750±50°C下殘留的碳、木屑及硫化物等被燒掉的量。實驗樣品I (三氧化二鋁(Al2O3)佔25wt %，碳化矽和氮化矽的加總總和(SiC+Si3N4)佔 40wt% )棕剛玉(粒徑Imm 3mm)_10%_
棕岡丨J玉(粒徑不大於1_)_15%_
骨高嶺土—7% '
體積比51% 碳化矽粉(純度96. 5%以上) 10%
材土狀黑鉛(純度85%以上)4 %
氧化鋁粉_4%_
__碳黑—1%
^臘石(粒徑Imm 3mm)_5%_ [_ r臘石(粒徑不大於I—5^
I體積比17 %藍晶石-^-
___紅柱石_5%_
黏體積比27% 焦油粉_4%_
結煤焦油—16%
材釀醛樹脂_2%_
紙眾_0%_
聚氯乙稀_2%_
__I樹脂粉Il %I II糊精丨2 %實驗樣品2 (三氧化二鋁(Al2O3)佔35wt %，碳化矽和氮化矽的加總總和(SiC+Si3N4)佔50wt% )
權利要求
1.一種出鐵口堵泥，其特徵在於該出鐵口堵泥包含一份體積比超過50%且不大於.70%的骨材、一份體積比不為O且不大於20%的膨脹材，及一份佔其餘體積比組分並用於黏結骨材與膨脹材而使該出鐵口堵泥混練後成可塑形的固體形態的黏結材，且該出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二鋁佔的重量百分比是25wt% 45wt%，碳化矽和氮化矽的加總總和佔的重量百分比是30wt% 50wt%。
2.根據權利要求I所述的出鐵口堵泥，其特徵在於該骨材包括剛玉礦物、純度不低於.96. 5%的碳化矽粉、焦碳、高嶺土、氮化矽粉、矽粉、氧化鋁粉、土狀黑鉛、碳黑，或上述材料的組合。
3.根據權利要求2所述的出鐵口堵泥，其特徵在於該膨脹材包括臘石、藍晶石、紅柱石、莫來石，或上述材料的組合。
4.根據權利要求3所述的出鐵口堵泥，其特徵在於該黏結材包括焦油粉、煤焦油、酚醛樹脂、紙漿、聚氯乙烯、樹脂粉、糊精，或上述材料的組合。
5.根據權利要求4所述的出鐵口堵泥，其特徵在於該剛玉礦物為棕剛玉、白剛玉、亞白剛玉、板狀剛玉，或上述材料的組合。
6.根據權利要求5所述的出鐵口堵泥，其特徵在於該氧化鋁粉是煅燒氧化鋁。
7.根據權利要求6所述的出鐵口堵泥，其特徵在於該酚醛樹脂的固形份70%、殘碳量.30%、分子量200 500。
全文摘要
一種出鐵口堵泥，包含體積比超過50％且不大於70％的骨材、體積比不為0且不大於20％的膨脹材，以及佔其餘體積組分並用於黏結該骨材與膨脹材而使該出鐵口堵泥混練後成可塑形的固體形態的黏結材，且該出鐵口堵泥的化學組成中，三氧化二鋁的重量百分比是25％～45％，碳化矽和氮化矽的加總總合的重量百分比是30％～50％，本發明提供一種適用於短時間開孔出鐵作業，並具有更快速且穩定的燒結速率及良好抗渣銑侵蝕性的堵泥。
文檔編號C04B35/66GK102775155SQ20111011911
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者潘燕岑, 陳寶財, 陳炳坤, 黃玉振 申請人:三和耐火工業股份有限公司