高爐爐缸修復材料制造技術

一種含有與骨料結合的聚合物、樹脂和水泥的配方，可用干噴施工，所述可干噴材料通過以干基形式用氣動輸送到噴嘴與水混合而被噴涂到目標物體表面。所述干噴材料中的聚合物使其能夠粘附并粘結到用于容納熔融金屬的容器的內襯的表面，如碳磚。所述配方可被用于例如修復及保護高爐爐缸內襯。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
(a)
本專利技術涉及使用于容納熔融金屬的容器中的修復材料。這些材料可用于例如修復高爐爐缸內襯。(b)
技術介紹
高爐是用于將鐵礦石加工成鐵，并以熔融形式的鐵水從高爐流出。高爐的內表面襯有耐火材料以容納熔融的金屬。由于高爐較大，結構復雜，且重建成本非常高，因此盡可能延長已建成高爐的使用壽命在經濟上是有益的。延長的使用壽命導致高爐耐火內襯的臨時性修復的需求增加。投入修復過程的時間及資源的增加降低了高爐效率。因此，需要減少用于修復高爐內襯過程所需的時間、費用和復雜性。高爐爐缸的爐壁內襯有碳基(例如碳磚)或石墨基材料，這些材料與不同類型的冷卻系統相結合。碳基填充漿料可用在冷卻系統與爐壁之間。為了將熱量從爐壁內襯轉移到冷卻系統，需要高傳導性材料(諸如碳)。內襯還必須表現出低滲透性、高密度、高強度和高抗化學侵蝕性。在使用中，內襯承受極端溫度，且必須對抗與其接觸的材料。因為內襯磨損是不均勻的，所以在需要更換整個內襯前，就可能需要修復內襯的某些部分。高爐爐缸的修復可與用于爐身噴涂(stackshotcrete)修復的停爐一起進行。這通常以約18至24個月的時間間隔進行。完全更換內襯在現有的高爐操作中極其少見，可能每20至30年才會進行一次。有種材料可在容器內部的碳基或石墨基材料上噴射施工。該材料必須能夠與碳基或石墨基材料粘結，且必須具有與對其支撐的碳基或石墨基材料類似的耐化學和耐物理特性。爐缸內襯材料必須抵抗在爐缸底部的鉛、鋅、鐵和爐渣的化學侵蝕，且必須抵抗由極端條件造成的物理退化。爐缸溫度可在2500℉至3000℉(1371-1648℃)的范圍內。爐缸內襯材料還必須抵抗機械侵蝕。機械腐蝕因熔融鐵的移動和環流以及熔融鐵從爐中流出時而產生。另外，機械腐蝕因容器體積和爐缸上方高密度的鐵所造成的鐵水靜壓力(ferrostaticpressure)而增加。某些已知的爐缸內襯材料含有不同類型的耐火骨料、鋁酸鈣水泥和其它材料以制成可施法噴涂的(shotcretable)材料。將可濕噴的材料與水混合至可通過混凝土泵泵送的黏稠度，然后通過噴入空氣和促凝劑而穿過噴嘴噴涂，在無需模具情況下形成整塊內襯。另一種已知的高爐爐缸內襯修復配方已被描述為充當“人造料殼”(artificialskull)以保護受損的爐缸。實施工序包括：用壓縮空氣清掃爐缸，將表面活性劑噴灑在爐缸壁磚上，然后以含有碳化硅(SiC)的噴涂料對爐壁進行噴涂處理。噴涂料必須具有能夠被混凝土泵泵送的粒度分布。該實施工序具有濕噴操作固有的缺點，諸如，需要大型及昂貴的設備且準備時間長，需要噴灑表面活性劑的額外步驟以確保將材料粘附于碳磚，以及需要噴涂料必須具有能夠被混凝土泵泵送的粒度分布。用于干法噴涂的裝置，諸如ReedLOVA噴槍、AllentownN-1噴槍、Piccola噴槍等已經用于高爐內表面的噴涂修復工程。之前已知的干法噴涂施工是利用對高爐爐身(stack)和爐缸冷態維修的時機。用壓縮空氣清理爐壁，將爐缸修復材料干噴(gun)至爐壁上。高爐升溫可通過以下方式完成：從約70℉(21℃)開始，然后將材料加熱至350℉(177℃)，并將高爐在350℉(177℃)下保溫8小時。然后將高爐在4小時的時間內均勻升溫至600℉(316℃)。最后將高爐在600℉(316℃)保溫(soak)12小時。此時，高爐已具備重新啟爐條件。本專利技術的簡要匯總本專利技術涉及一種用于修復用來容納熔融金屬的容器的內襯的配方。例如該配方可用于修復及保護高爐爐缸內襯。該配方為單組分體系，當將該配方材料噴射在位于高爐爐缸中的碳磚表面上時其粘附碳磚。該配方含有耐火骨料、水泥、樹脂和聚合物。該配方材料的施工方法包括：(如用壓縮空氣)清理待修復的碳磚表面，然后將碳磚上的塵土除凈，接著將本專利技術的配方材料以一整層的形式噴射在碳磚上。由于材料的體積及密度因素，大的垂直區域可能需要一些錨固件。本專利技術的配方材料為干噴(gunning)技術而不是濕噴(shotcreting)技術。濕噴材料是這樣一種材料，其與水混合成能夠通過混凝土泵泵送的黏稠度，然后通過噴入空氣和促凝劑而穿過噴嘴噴涂，在無需模具情況下形成整塊內襯。本專利技術的干噴材料通過以干料形式用壓縮空氣輸送到噴嘴進行噴涂施工，在噴嘴處添加水。干噴材料具有優于濕噴材料的優勢，其在于前者不必具有能夠被混凝土泵泵送的粒度分布。干噴材料內含有干粉促凝劑，以使材料一旦被噴到爐壁后迅速凝固。促凝劑包括但不限于硅酸鈉、鋁酸鈉、熟石灰和氯化鈣。在濕噴材料中，可使用相同的促凝劑，但促凝劑需被單獨地泵送至噴嘴且可以為干粉或液體漿料。本專利技術的配方在噴嘴處與水混合后形成粘性的、可噴射的材料。所得的材料粘附并粘結到碳磚；該粘附作用有助于防止本專利技術的配方材料從碳磚裂開及脫落。這是一種全混合材料且可粘附到無表面活性劑的表面。本專利技術配方的特殊案例是在低至45℉(7.2℃)的溫度下應用時仍粘附到碳磚。聚合物、樹脂和水泥用在本專利技術配方的實施案例的配料的粘結劑體系中。各組分發揮一定的作用以將本專利技術的配方適當地粘結到高爐爐缸碳磚。溶于水中的聚合物使得本專利技術的配方能夠在例如從59℉至77℉(15℃至25℃)的初始溫度范圍的溫度下粘附到碳磚。水泥在該初始溫度范圍內將材料變硬并產生其初始粘結強度。接著，樹脂材料開始在約200℉(93℃)硬化。該體系的組合產生一種有助于保護高爐碳磚的成功材料。聚合物是一種化合物或由許多重復結構組成的化合物的混合物。該重復結構是通過共價化學鍵連在一起的具有低分子量的分子。用于本專利技術配方的聚合物是在多種應用中具有廣泛功能和益處的水溶性聚合物。用于本專利技術配方的聚合物是碳基的，并因此具有可在諸如ASTM標準測試D2416的產碳率測試(Conardson)中測定的產碳率。可用于本專利技術配方的聚合物可包括市售的任何水溶性聚合物，如纖維素、葡聚糖、聚(N-乙烯基吡啶)、聚(丙烯酰胺/丙烯酸)、聚(丙烯酸)、聚(乙二醇)、聚(環氧乙烷)、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚(乙烯醇)、聚丙烯酰胺和聚乙烯亞胺以及這些聚合物的組合。本專利技術的配方為干噴材料，其連同水和壓縮空氣被噴射到爐壁上；溶于配方中的水溶性聚合物能夠以化學作用粘結到碳磚上。聚合物按全部配方配料(包括液體和固體)的百分比計可占0.01wt％(含)～30wt％(含)、0.05wt％(含)～25wt％(含)、0.1wt％(含)～20wt％(含)。樹脂為熱固性聚合物。聚合物是一種化合物或由許多重復結構組成的化合物的混合物。該重復結構是通過共價化學鍵連在一起的具有低分子量的分子。樹脂能夠隨溫度升高而粘結并且硬化。樹脂在約200℉(93℃)開始交聯，并且該性質為本專利技術的配方提供額外的低溫強度。可用于本專利技術的樹脂包括但不限于以下這些聚合物：線性酚醛樹脂、水溶性酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、環氧-聚酯雜化樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯、丙烯酸樹脂和這些材料的混合物。樹脂按全部配方配料(包括液體和固體)的百分比計可占0.01wt％(含)～30wt％(含)、0.03wt％(含)～25wt％(含)、0.05wt％(含)～20wt％(含)。水硬性水泥為本專利技術配方的另一組分。水硬性水泥為一種通過當與水混合時形成水合化合物而硬化的粘結劑，且被用于將骨料組分粘結在一起。水硬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐火組合物，包括：骨料；聚合物；樹脂；以及水泥。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.21 US 61/968,4231.一種耐火組合物，包括：骨料；聚合物；樹脂；以及水泥。2.根據權利要求1所述的耐火組合物，其中所述骨料包括選自以下群組的材料，所述群組由煅燒燧石粘土、煅燒高嶺土、煅燒鋁礬土高嶺土、紅柱石、板狀氧化鋁、碳化硅、氮化硅、煅燒氧化鋁、反應活性氧化鋁、水合氧化鋁、硅微粉、白剛玉、棕剛玉、煅燒鋁礬土、硅砂、硅石、粘土、藍晶石、尖晶石、熔融石英、鋯石、氧化鋯以及它們的組合組成。3.根據權利要求1所述的耐火組合物，其中所述聚合物選自由纖維素、葡聚糖、聚(N-乙烯基吡啶)、聚(丙烯酰胺/丙烯酸)、聚(丙烯酸)、聚(乙二醇)、聚(環氧乙烷)、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚(乙烯醇)、聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺以及它們的組合組成的群組。4.根據權利要求1所述的耐火組合物，其中所述樹脂選自由線性酚醛樹脂、水溶性酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、環氧-聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯、丙烯酸樹脂以及它們的組合組成的群組。5.根據權利要求1所述的耐火組合物，其中所述水泥包括選自以下群組的材料，所述群組由二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵(III)、氧化鈣以及它們的組合組成。6.根據權利要求1所述的耐火組合物，其中所述水泥包括選自以下群組的材料，所述群組由波特蘭水泥、高爐礦渣水泥、煙道灰波特蘭水泥、復合水泥、火山灰水泥、高鋁水泥、布魯諾水泥、格勒諾布爾水泥、羅馬水泥以及它們的組合組成。7.根據權利要求1所述的耐火組合物...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賴安·赫爾歇，
申請(專利權)人：維蘇威坩堝公司，
類型：發明
國別省市：美國;US