高炉炉缸修复材料制造技术

一种含有与骨料结合的聚合物、树脂和水泥的配方，可用干喷施工，所述可干喷材料通过以干基形式用气动输送到喷嘴与水混合而被喷涂到目标物体表面。所述干喷材料中的聚合物使其能够粘附并粘结到用于容纳熔融金属的容器的内衬的表面，如碳砖。所述配方可被用于例如修复及保护高炉炉缸内衬。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
(a)
本专利技术涉及使用于容纳熔融金属的容器中的修复材料。这些材料可用于例如修复高炉炉缸内衬。(b)
技术介绍
高炉是用于将铁矿石加工成铁，并以熔融形式的铁水从高炉流出。高炉的内表面衬有耐火材料以容纳熔融的金属。由于高炉较大，结构复杂，且重建成本非常高，因此尽可能延长已建成高炉的使用寿命在经济上是有益的。延长的使用寿命导致高炉耐火内衬的临时性修复的需求增加。投入修复过程的时间及资源的增加降低了高炉效率。因此，需要减少用于修复高炉内衬过程所需的时间、费用和复杂性。高炉炉缸的炉壁内衬有碳基(例如碳砖)或石墨基材料，这些材料与不同类型的冷却系统相结合。碳基填充浆料可用在冷却系统与炉壁之间。为了将热量从炉壁内衬转移到冷却系统，需要高传导性材料(诸如碳)。内衬还必须表现出低渗透性、高密度、高强度和高抗化学侵蚀性。在使用中，内衬承受极端温度，且必须对抗与其接触的材料。因为内衬磨损是不均匀的，所以在需要更换整个内衬前，就可能需要修复内衬的某些部分。高炉炉缸的修复可与用于炉身喷涂(stackshotcrete)修复的停炉一起进行。这通常以约18至24个月的时间间隔进行。完全更换内衬在现有的高炉操作中极其少见，可能每20至30年才会进行一次。有种材料可在容器内部的碳基或石墨基材料上喷射施工。该材料必须能够与碳基或石墨基材料粘结，且必须具有与对其支撑的碳基或石墨基材料类似的耐化学和耐物理特性。炉缸内衬材料必须抵抗在炉缸底部的铅、锌、铁和炉渣的化学侵蚀，且必须抵抗由极端条件造成的物理退化。炉缸温度可在2500℉至3000℉(1371-1648℃)的范围内。炉缸内衬材料还必须抵抗机械侵蚀。机械腐蚀因熔融铁的移动和环流以及熔融铁从炉中流出时而产生。另外，机械腐蚀因容器体积和炉缸上方高密度的铁所造成的铁水静压力(ferrostaticpressure)而增加。某些已知的炉缸内衬材料含有不同类型的耐火骨料、铝酸钙水泥和其它材料以制成可施法喷涂的(shotcretable)材料。将可湿喷的材料与水混合至可通过混凝土泵泵送的黏稠度，然后通过喷入空气和促凝剂而穿过喷嘴喷涂，在无需模具情况下形成整块内衬。另一种已知的高炉炉缸内衬修复配方已被描述为充当“人造料壳”(artificialskull)以保护受损的炉缸。实施工序包括：用压缩空气清扫炉缸，将表面活性剂喷洒在炉缸壁砖上，然后以含有碳化硅(SiC)的喷涂料对炉壁进行喷涂处理。喷涂料必须具有能够被混凝土泵泵送的粒度分布。该实施工序具有湿喷操作固有的缺点，诸如，需要大型及昂贵的设备且准备时间长，需要喷洒表面活性剂的额外步骤以确保将材料粘附于碳砖，以及需要喷涂料必须具有能够被混凝土泵泵送的粒度分布。用于干法喷涂的装置，诸如ReedLOVA喷枪、AllentownN-1喷枪、Piccola喷枪等已经用于高炉内表面的喷涂修复工程。之前已知的干法喷涂施工是利用对高炉炉身(stack)和炉缸冷态维修的时机。用压缩空气清理炉壁，将炉缸修复材料干喷(gun)至炉壁上。高炉升温可通过以下方式完成：从约70℉(21℃)开始，然后将材料加热至350℉(177℃)，并将高炉在350℉(177℃)下保温8小时。然后将高炉在4小时的时间内均匀升温至600℉(316℃)。最后将高炉在600℉(316℃)保温(soak)12小时。此时，高炉已具备重新启炉条件。本专利技术的简要汇总本专利技术涉及一种用于修复用来容纳熔融金属的容器的内衬的配方。例如该配方可用于修复及保护高炉炉缸内衬。该配方为单组分体系，当将该配方材料喷射在位于高炉炉缸中的碳砖表面上时其粘附碳砖。该配方含有耐火骨料、水泥、树脂和聚合物。该配方材料的施工方法包括：(如用压缩空气)清理待修复的碳砖表面，然后将碳砖上的尘土除净，接着将本专利技术的配方材料以一整层的形式喷射在碳砖上。由于材料的体积及密度因素，大的垂直区域可能需要一些锚固件。本专利技术的配方材料为干喷(gunning)技术而不是湿喷(shotcreting)技术。湿喷材料是这样一种材料，其与水混合成能够通过混凝土泵泵送的黏稠度，然后通过喷入空气和促凝剂而穿过喷嘴喷涂，在无需模具情况下形成整块内衬。本专利技术的干喷材料通过以干料形式用压缩空气输送到喷嘴进行喷涂施工，在喷嘴处添加水。干喷材料具有优于湿喷材料的优势，其在于前者不必具有能够被混凝土泵泵送的粒度分布。干喷材料内含有干粉促凝剂，以使材料一旦被喷到炉壁后迅速凝固。促凝剂包括但不限于硅酸钠、铝酸钠、熟石灰和氯化钙。在湿喷材料中，可使用相同的促凝剂，但促凝剂需被单独地泵送至喷嘴且可以为干粉或液体浆料。本专利技术的配方在喷嘴处与水混合后形成粘性的、可喷射的材料。所得的材料粘附并粘结到碳砖；该粘附作用有助于防止本专利技术的配方材料从碳砖裂开及脱落。这是一种全混合材料且可粘附到无表面活性剂的表面。本专利技术配方的特殊案例是在低至45℉(7.2℃)的温度下应用时仍粘附到碳砖。聚合物、树脂和水泥用在本专利技术配方的实施案例的配料的粘结剂体系中。各组分发挥一定的作用以将本专利技术的配方适当地粘结到高炉炉缸碳砖。溶于水中的聚合物使得本专利技术的配方能够在例如从59℉至77℉(15℃至25℃)的初始温度范围的温度下粘附到碳砖。水泥在该初始温度范围内将材料变硬并产生其初始粘结强度。接着，树脂材料开始在约200℉(93℃)硬化。该体系的组合产生一种有助于保护高炉碳砖的成功材料。聚合物是一种化合物或由许多重复结构组成的化合物的混合物。该重复结构是通过共价化学键连在一起的具有低分子量的分子。用于本专利技术配方的聚合物是在多种应用中具有广泛功能和益处的水溶性聚合物。用于本专利技术配方的聚合物是碳基的，并因此具有可在诸如ASTM标准测试D2416的产碳率测试(Conardson)中测定的产碳率。可用于本专利技术配方的聚合物可包括市售的任何水溶性聚合物，如纤维素、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(环氧乙烷)、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚(乙烯醇)、聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺以及这些聚合物的组合。本专利技术的配方为干喷材料，其连同水和压缩空气被喷射到炉壁上；溶于配方中的水溶性聚合物能够以化学作用粘结到碳砖上。聚合物按全部配方配料(包括液体和固体)的百分比计可占0.01wt％(含)～30wt％(含)、0.05wt％(含)～25wt％(含)、0.1wt％(含)～20wt％(含)。树脂为热固性聚合物。聚合物是一种化合物或由许多重复结构组成的化合物的混合物。该重复结构是通过共价化学键连在一起的具有低分子量的分子。树脂能够随温度升高而粘结并且硬化。树脂在约200℉(93℃)开始交联，并且该性质为本专利技术的配方提供额外的低温强度。可用于本专利技术的树脂包括但不限于以下这些聚合物：线性酚醛树脂、水溶性酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、环氧-聚酯杂化树脂、聚氨酯树脂、聚酯、丙烯酸树脂和这些材料的混合物。树脂按全部配方配料(包括液体和固体)的百分比计可占0.01wt％(含)～30wt％(含)、0.03wt％(含)～25wt％(含)、0.05wt％(含)～20wt％(含)。水硬性水泥为本专利技术配方的另一组分。水硬性水泥为一种通过当与水混合时形成水合化合物而硬化的粘结剂，且被用于将骨料组分粘结在一起。水硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐火组合物，包括：骨料；聚合物；树脂；以及水泥。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.21 US 61/968,4231.一种耐火组合物，包括：骨料；聚合物；树脂；以及水泥。2.根据权利要求1所述的耐火组合物，其中所述骨料包括选自以下群组的材料，所述群组由煅烧燧石粘土、煅烧高岭土、煅烧铝矾土高岭土、红柱石、板状氧化铝、碳化硅、氮化硅、煅烧氧化铝、反应活性氧化铝、水合氧化铝、硅微粉、白刚玉、棕刚玉、煅烧铝矾土、硅砂、硅石、粘土、蓝晶石、尖晶石、熔融石英、锆石、氧化锆以及它们的组合组成。3.根据权利要求1所述的耐火组合物，其中所述聚合物选自由纤维素、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(环氧乙烷)、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚(乙烯醇)、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺以及它们的组合组成的群组。4.根据权利要求1所述的耐火组合物，其中所述树脂选自由线性酚醛树脂、水溶性酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、环氧-聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯、丙烯酸树脂以及它们的组合组成的群组。5.根据权利要求1所述的耐火组合物，其中所述水泥包括选自以下群组的材料，所述群组由二氧化硅、氧化铝、氧化铁(III)、氧化钙以及它们的组合组成。6.根据权利要求1所述的耐火组合物，其中所述水泥包括选自以下群组的材料，所述群组由波特兰水泥、高炉矿渣水泥、烟道灰波特兰水泥、复合水泥、火山灰水泥、高铝水泥、布鲁诺水泥、格勒诺布尔水泥、罗马水泥以及它们的组合组成。7.根据权利要求1所述的耐火组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖安·赫尔歇，
申请(专利权)人：维苏威坩埚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US