BR112017016728B1

BR112017016728B1 - Material refratário monolítico isolante

Info

Publication number: BR112017016728B1
Application number: BR112017016728-0A
Authority: BR
Inventors: Koji Kono; Toshimitsu KURIHARA; Yuki MATSUTANI; Tetsunori IKEBE
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2022-05-03
Also published as: EP3255024B1; CN107108376B; US10000415B2; US20180016189A1; JP6499464B2; KR20170102523A; CN107108376A; EP3255024A1; CA2974939A1; BR112017016728A2; KR101938833B1; TW201704189A; ES2741204T3; WO2016125910A1; EP3255024A4; CA2974939C; JP2016145117A; TWI594972B

Abstract

MATERIAL REFRATÁRIO MONOLÍTICO ISOLANTE. É provido pela presente invenção um material refratário monolítico isolante, com resistência suficiente de cura e tempo de utilização assegurada e que exibe uma excelente estabilidade em temperatura elevada. O material refratário monolítico isolante da presente invenção compreende um ligante e um matéria- prima refratária; uma gravidade específica a granel do mesmo é 0,8-1,8 quando a mistura amassada de material refratário monolítico isolante com água é curada a uma temperatura normal durante 24 horas e, em seguida, secou-se a 110°C durante 24 horas; o ligante compreende um cimento de aluminato de cálcio, incluindo o CaO e Al2O3 como componentes químicos e um cimento de aluminato de estrôncio incluindo SrO e Al2O3 como componentes químicos; e com base em 100%, em massa, como uma massa total do ligante e a matéria-prima refratária, um teor do cimento aluminato de estrôncio é de 2 a 10% em massa, e um teor de CaO derivado do aluminato de cálcio cimento é um A 12% em massa.

Description

[Campo técnico]

[001] A presente invenção refere-se a um material refratário monolítico, em particular, a um material refratário monolítico isolante.

[Fundamentos da Técnica]

[002] Os materiais refratários são indispensáveis em um campo que inclui um campo de fabricação de aço no qual um material de alta temperatura é tratado. Neste campo, para tornar o material termicamente mais durável é importante para estabilizar a produção e reduzir o custo de produção. Um material refratário monolítico, que é um dos materiais refratários, tem sido amplamente utilizado em vista dos méritos, como melhor trabalhabilidade e fácil reparo.

[003] Na fabricação do material refratário monolítico, não é realizada uma prensa com uma alta pressão que é utilizada na fabricação de um material refratário moldado. Por conseguinte, as características de uma matéria-prima refratária e um ligante são muito importantes. Em particular, um cimento de aluminato de cálcio (a seguir, isto é referido como um cimento de alumina, em que os componentes químicos principais são CaO-AhO3, CaO-2AhO3, e 12CaO-7AhO3) é amplamente utilizado como um ligante.

[004] No entanto, o cimento de alumina, se for coexiste com o AhO3, mostra uma tendência expansão quando CA2 (CaO-AhO3) é formado em torno de 1200°C. Especialmente, quando se adiciona uma grande quantidade de cimento de alumina, uma quebra é causada devido a uma grande expansão extraordinária a alta temperatura.

[005] Além disso, no material refratário monolítico isolante, a unidade de absorbância água de um agregado de isolamento (agregado leve) é mais elevada do que os agregados refratários habituais; e, portanto, é necessário adicionar mais quantidade de água em comparação com os materiais refratários monolíticos usuais. Em seguida, a sua resistência à cura pode ser deteriorada, levando a um risco de esfoliação quando é retirada de uma armação.

[006] Por outro lado, tal como para o aglutinante para o material refratário monolítico, ao lado do cimento de alumina, um cimento de aluminato de estrôncio (a seguir, isto é referido como um cimento de estrôncio) tem sido conhecida. Por exemplo, o Documento de Patente 1 revela o cimento estrôncio compreendendo a composição cómica de SrAl2O4, o Documento de patente 2 divulga o cimento estrôncio compreendendo as composições químicas de SrO-AhO3, SrO-2AhO3, e SrO-6AhO3 e o Documento de Patente 3 descreve o cimento de estrôncio compreendendo a composição química de CaxSr1-xAl2O4.

[007] A utilização destes cimentos de estrôncio resolve o problema de expansão a alta temperatura causada por CA2 formado quando o cimento de alumina é usado. Além disso, o cimento de estrôncio apresenta uma resistência maior do que o cimento de alumina, de modo que a diminuição problemática da resistência à cura também pode ser resolvida.

[Lista de citações] [Documentos de patente]

[008] Documento de Patente 1: Publicação aberta de Patente Japonesa No. 2010-120843

[009] Documento de Patente 2: Publicação aberta de Patente Japonesa No. S58-26079

[0010] Documento de Patente 3: Publicação aberta de Patente Japonesa No. 2008-290934

[Sumário da invenção] [Problema a ser resolvido pela invenção]

[0011] No entanto, embora o cimento de estrôncio exiba uma alta resistência porque contém Sr, a agregação tende a ocorrer rapidamente. Portanto, às vezes é difícil garantir um tempo útil suficiente durante um trabalho de construção.

[0012] Além disso, quando o cimento de estrôncio é aplicado ao material refratário monolítico isolante, uma grande quantidade de água tem de ser adicionada, como mencionada antes, para o material refratário monolítico isolante. Portanto, para obter uma resistência à cura suficiente, é necessário adicionar uma grande quantidade de cimento de estrôncio. Então, o problema do cimento de estrôncio que o tempo útil suficiente não pode ser assegurado torna-se mais grave.

[0013] Por exemplo, no Documento de Patente 3, o cimento de estrôncio não é aplicado ao material refratário monolítico isolante, mas ao material monolítico refratário utilizado no revestimento do forno, em que é descrito que a quantidade de adição de água é de 6,8% em massa (parágrafo 0037). No entanto, no caso do material refratário monolítico isolante, a quantidade de adição de água deve ser de 20% ou mais em massa. Se a quantidade de adição de água for aumentada, para garantir a resistência à cura, o cimento de estrôncio precisa ser adicionado mais. No Documento de Patente 3, é descrito que a quantidade de adição do cimento de estrôncio é de 8% em massa (parágrafo 0037); no entanto, com a quantidade de adição de 8% em massa, uma força de cura suficiente não pode ser obtida no material refratário monolítico isolante. Por outro lado, se uma grande quantidade de cimento de estrôncio for adicionada de modo a obter uma resistência à cura suficiente, a agregação tende a ocorrer rapidamente de modo que o tempo útil suficiente não possa ser assegurado.

[0014] Como mencionado acima, em que o Material refratário monolítico isolante, quando o cimento estrôncio é simplesmente usado como um ligante, isto provoca um problema de que a força de cura não pode ser obtido ou um problema de que o tempo utilizável suficiente numa obra de construção não pode ser assegurada.

[0015] Enquanto isso, como descrito no Documento de Patente 1, o cimento de alumina é propenso a formar uma substância com baixo ponto de fusão com um óxido de ferro contido em ferro fundido e uma lesma, de modo que surgiu problemas de abrasão e infiltração da porção do cimento de alumina (parágrafo [0011] do Documento de Patente 1). Para resolver estes problemas, o Documento de Patente 1 divulga a tecnologia na qual o cimento estrôncio é utilizado como ligante. Devido a isso, se o cimento estrôncio e o cimento de alumina são usadas simultaneamente uma s o ligante do Material refratário monolítico isolante, existe uma preocupação de que os problemas acima mencionados do cimento de alumina podem tornar-se eminente; e, portanto, não tem idéia de que o cimento de estrôncio e o cimento de alumina sejam utilizados simultaneamente.

[0016] O problema a ser resolvido pela presente invenção é o de proporcionar um material refratário monolítico isolante, com força suficiente de cura e tempo de utilização assegurada, bem como ter uma excelente estabilidade a temperatura elevada.

[Meios para resolver o problema]

[0017] A fim de resolver o problema acima mencionado, os inventores da presente invenção chegaram à ideia de que, quando o cimento estrôncio e o cimento de alumina são usadas simultaneamente uma s o ligante do material refratário monolítico isolante, tanto a força de cura suficiente e a estabilidade em A temperatura elevada pode ser obtida de forma compatível, o que leva à conclusão da presente invenção.

[0018] Nomeadamente, de acordo com um aspecto da invenção presente, é proporcionado um material refratário monolítico isolante, em que o material refratário monolítico isolante compreende um ligante e um matéria- prima refratária; uma gravidade a granel específica do material refratário monolítico isolante está numa faixa de 0,8-1,8 tanto mistura inclusiva quando amassada do material refratário monolítico isolante com água é curada a uma temperatura normal durante 24 horas e, em seguida, secou-se a 110°C durante 24 Horas; o ligante compreender um cimento de alumina incluindo CaO e Al2O3 como componentes químicos e um cimento incluindo estrôncio SrO e Al2O3 como componentes químicos; e com base em 100%, em massa, como uma massa total do ligante e a matéria-prima refratária, um conteúdo de cimento de estrôncio está numa faixa de 2 a 10%, em massa, ambos inclusive, e um teor de CaO derivado do cimento de alumina está em uma faixa de 1 a 12% em massa tanto inclusiva.

[Efeitos vantajosos da invenção]

[0019] O material refratário monolítico isolante da presente invenção inclui o cimento de alumina e o cimento de estrôncio no ligante dos mesmos. Devido a isso, não só uma força de cura suficiente pode ser obtida, mas também um tempo útil suficiente pode ser assegurado. Além disso, uma vez que a quantidade de CaO pode ser reduzida com a manutenção da resistência à cura, a expansão a alta temperatura pode ser suprimida, de modo que a estabilidade a alta temperatura possa ser melhorada.

[Descrição das formas de realização]

[0020] O material refratário monolítico isolante da presente invenção é caracterizado por que o material refratário monolítico isolante compreende um ligante e uma matéria-prima refratária, e uma gravidade específica em massa da mesma se encontra numa faixa de 0,8-1,8 tanto mistura inclusiva quando amassada do isolante material refratário monolítico com água é curada a uma temperatura normal durante 24 horas e, em seguida, secou-se a 110°C durante 24 horas. Como pode ser visto acima, em que o material refratário monolítico isolante da presente invenção, a propriedade de isolamento, o pressuposto da presente invenção, é especificado por meio de “densidade específica aparente”.

[0021] No material refratário monolítico isolante da presente invenção, porque uma gravidade específica a granel baixa, com o intervalo como especificado acima é o pressuposto, um assim chamado agregado leve é principalmente utilizado como a matéria-prima refratária. Exemplo ilustrativo do agregado leve inclui um agregado leve que tem uma cavidade dentro da sua partícula (alumina oca e espinela oca) e um agregado leve leve por muitos poros no agregado (alumina porosa, espinela porosa e agregado leve de CA6). Juntamente com estes agregados leves, também podem ser utilizados materiais refratários habituais, tais como uma alumina sinterizada, uma alumina fundida, uma alumina calcinada, uma espinela fundida e uma matéria-prima siliciosa.

[0022] Quanto ao ligante, o cimento de alumina e o cimento de estrôncio são utilizados. Como para o cimento de alumina, pode ser usado cimento de alumina contendo qualquer mineral seleccionado a partir de CaO-AhO3, CaO-2AhO3 e 12CaO-7AhO3. Existem vários cimentos de alumina, ou seja, o cimento de alumina com o teor de CaO inferior a 22%, o cimento de alumina com o teor de CaO igual ou superior a 22% e o cimento de alumina com o teor de CaO de 30% Ou mais para menos de 40%; e estes podem ser usados individualmente ou como uma mistura deles. Enquanto isso, o cimento de alumina com o teor de CaO de 30% ou menos pode ser usado de preferência.

[0023] Quanto ao cimento de estrôncio, pode ser utilizado um tipo ou uma combinação de dois ou mais tipos de cimentos de estrôncio contendo minerais descritos nos Documentos de Patente 1 a 3 anteriormente mencionados; exemplo ilustrativo dos mesmos mostrado nele inclui SrAl2O4, SrO-Al2O3, SrO-2Al2O3, SrO-6AhO3, e COxSri-xAW^

[0024] A quantidade na mistura do cimento de estrôncio está na faixa de 2 a i0%, em massa, ambos inclusive, com base em i00% em massa como a massa total do ligante e a matéria-prima refratária. Se a quantidade de mistura do cimento de estrôncio for inferior a 2% em massa, a resistência à cura não pode ser assegurada. Se a quantidade de mistura do cimento de estrôncio for superior a i0% em massa, o tempo útil não pode ser assegurado. A quantidade de mistura do cimento de estrôncio está de preferência na faixa de 3 a 7% em massa ambos inclusive.

[0025] Na presente invenção, o conteúdo de CaO derivado do cimento de alumina está na faixa de 1 a 12%, em massa, ambos inclusive, com base em 100% em massa como a massa total do ligante e a matéria-prima refratária. Se o teor de CaO derivado do cimento de alumina for inferior a 1% em massa, a resistência à cura não pode ser assegurada. Se alguém quiser garantir a resistência à cura, o cimento de estrôncio precisa ser misturado com a quantidade de mais de 10% em massa, o limite superior da sua quantidade de mistura; mas com esse valor, o tempo útil não pode ser assegurado. Por outro lado, se o teor de CaO derivado do cimento de alumina for superior a 12% em massa, a expansão a alta temperatura torna-se muito grande. O teor de CaO derivado do cimento de alumina está de preferência na faixa de 4 a 9% em massa ambos inclusive.

[0026] Enquanto isso, além do aglutinante s e as matérias-primas refratários mencionado acima, outras matérias-primas podem ser adicionados de forma arbitrária; Exemplo ilustrativo destes materiais inclui dispersantes tais como tripolifosfato de sódio, hexametafosfato de sódio, ácido poliacrílico, poliacrilato de sódio, poliacrilofosfato de sódio, ácido policarboxílico, poliéter, naftalenossulfonato de sódio e ligninsulfonato de sódio; Controladores de cura tais como ácido bórico, ácido cítrico, cal apagada, carbonato de sódio, carbonato de lítio e fosfato de lítio; Um agente de sopro, um agente espumante, um espessante, uma fibra orgânica e um agente de controle de fluidez.

[0027] A quantidade de água a ser adicionada no momento do amassar pode ser determinada de acordo com o método de construção. Especificamente, a quantidade de água está na faixa de 20 a 70%, em massa, ambos incluídos por percentagem exterior na base de 100% em massa como a massa total do ligante e a matéria-prima refratária. Se a quantidade de água for inferior a 20% em massa, não só a gravidade específica em massa é de 1,8 ou mais, mas também não é possível obter uma fluidez suficiente, o que leva a um trabalho de construção insatisfatório. Por outro lado, se a quantidade de água for superior a 70% em massa, uma força de cura suficiente pode não ser assegurada.

[0028] No Material refratário monolítico isolante da presente invenção, a fim de assegurar a resistência FeO suficiente, a quantidade do componente de SiO2 é de preferência 1% ou menos em massa na base de 100% em massa como a massa total do ligante E a matéria-prima refratária. [Exemplos]

[0029] Cada um dos materiais isolantes refratários monolíticos dos Exemplos apresentados na Tabela 1 foi avaliado no que diz respeito ao tempo de utilização, a gravidade volume específico, a resistência à flexão da cura, o valor máximo da taxa de expansão até 1500°C, e a resistência de FeO; e com base nessas avaliações, a avaliação abrangente foi feita. Tabela

[0030] Em adição aos ligantes e as matérias-primas refratárias, tal como mostrado no Quadro 1 com a massa total de 100%, o material refratário monolítico isolante IC de cada Exemplo usa um ácido policarboxílico como dispersante. Para este material refratário monolítico isolante foi adicionada água, a quantidade dos quais é mostrado em cada exemplo, pela percentagem exterior em relação a 100% em massa como a massa total do ligante s e as matérias-primas refratários. Após a mistura resultante ser amassada, foi submetida às avaliações acima mencionadas. Em cada Exemplo, utilizou-se um agregado leve de CA6 ou uma espinela oca como agregado leve, e uma sílica fumada foi utilizada como matéria-prima siliciosa e uma alumina sinterizada foi utilizada como matéria-prima aluminosa. Quanto ao cimento de alumina, utilizou-se o Cimento A, que é o cimento de alumina contendo 18% de CaO, ou Cimento B, que é o cimento de alumina contendo 27% de CaO.

[0031] O tempo de utilização é o tempo a partir de quando a mistura amassada é deixada em repouso em um saco de plástico a 20°C, até o momento em que o valor do fluxo livre dos mesmos torna-se menos do que 150 mm. Em vista de um tempo mais longo para um trabalho de construção em comparação com um material refratário monolítico de vazamento usual, o critério de aceitação foi estabelecido no momento em que o tempo utilizável foi de 90 minutos ou mais.

[0032] A gravidade específica em bruto foi medida de acordo com JIS R 2205 no que diz respeito à amostra que foi obtido pela cura da mistura amassada a uma temperatura atmosférica (temperatura normal) com 20°C durante 24 horas, seguido por secagem a 110°C durante 24 horas . O dade grav específico a granel é um indicador da propriedade de isolamento; Assim, na presente invenção, a sua hipótese é definida na faixa de 0,8 a 1,8 ambos inclusive.

[0033] Se a gravidade específica em massa for inferior a 0,8, a quantidade do agregado leve aumenta, o que leva a um aumento na quantidade de adição de água, mesmo que seja adicionado o cimento de estrôncio com a quantidade de 10%; portanto, neste caso, a força de cura de 1,0 MPa não pode ser assegurada. Por outro lado, se a gravidade específica em bruto é superior a 1,8, a função de isolamento é insuficiente.

[0034] A resistência à flexão de cura é a resistência à flexão medida no que diz respeito à amostra que foi obtido pela cura da mistura amassada à temperatura atmosférica de 20°C durante 24 horas. Se a resistência à flexão de cura for inferior a 1,0 MPa, a esfoliação ocorre quando uma moldura é removida; e assim, o critério de aceitação foi estabelecido na resistência à flexão de cura de 1,0 MPa ou mais.

[0035] O valor máximo da taxa de expansão até 1500°C, foi medida como se segue. A mistura amassada foi curada à temperatura atmosférica de 20°C durante 24 horas e, em seguida, secou-se a 350°C durante 24 horas. Em seguida, a taxa de expansão da amostra assim obtida foi medida com aquecimento a 1500°C; e o valor máximo da taxa de expansão medida durante este processo foi avaliado. Se o valor máximo da taxa de expansão até 1500°C é mais do que 1,3%, a estrutura deterioração devido a expansão toma lugar; e assim, o critério de aceitação foi estabelecido em 1,3% ou menos como o valor máximo da taxa de expansão.

[0036] A resistência à FeO foi medida da seguinte forma. A mistura amassada foi lançada para dentro do orifício (diâmetro de 35 mm e profundidade de 35 mm) formada no centro da forma de cadinho (85 mm x 85 mm x 80 mm). Depois da amostra que foi moldada na forma cadinho foi curada à temperatura atmosférica de 20°C durante 24 horas, a armação foi removida, e, em seguida, a amostra foi seca a 110°C durante 24 horas. Em seguida, depois de 40 g de óxido de ferro foi colocado na forma de cadinho, foram queimados a 1500°C durante 5 horas; e, em seguida, o tamanho da amostra corroída pelo óxido de ferro foi medido. Com esta medida, quando a profundidade de corrosão foi inferior a 1 mm, que foi considerado como sendo excelente (O), quando a profundidade de corrosão era na faixa de 1 mm ou mais para menos do que 1,5 mm, que foi considerado como sendo bom (△), e quando a profundidade de corrosão foi de 1,5 mm ou mais, foi julgada como sendo inaceitável (x).

[0037] A avaliação abrangente foi feita da seguinte forma. Quando todos os critérios de aceitação nas avaliações acima mencionadas foram satisfeitas, e se a resistência FeO foi excelente, foi marcado com O, mas se a resistência FeO era bom, foi marcado com △. Se algum dos critérios não foi satisfeito, foi marcado com x.

[0038] Enquanto isso, cada um dos componentes químicos apresentados no Quadro 1 é expressa como o conteúdo com base em 100% em massa como a massa total do ligante s e as matérias-primas refratários.

[0039] Todos os materiais isolantes refratários monolíticos dos Exemplos 1 a 7 e 9 a 14 estão dentro do alcance da presente invenção; assim, suas avaliações abrangentes são todos O. Exemplo 8 é o exemplo em que o teor do componente de SiO2 é de 2,0% em massa. Neste exemplo, a resistência de FeO é um pouco menor do que os dos outros exemplos em que o teor do componente de SiO2 é de 1,0% ou menos em massa; e, assim, a avaliação dos mesmos compreensivo é △. A partir deste, para garantir a resistência FeO suficiente, pode-se dizer que o teor do componente de SiO2 é de preferência 1,0% ou menos em massa.

[0040] Exemplo Comparativo 1 é o exemplo em que a quantidade na mistura do cimento estrôncio é mais do que o limite superior da presente invenção, de modo que não pode ser obtido o tempo suficiente utilizável. Por outro lado, o Exemplo Comparativo 2 é o exemplo em que a quantidade de mistura do cimento de estrôncio é inferior ao limite inferior da presente invenção, de modo que a resistência à cura de mais de 1,0 MPa não poderia ser obtida.

[0041] O Exemplo Comparativo 3 é o exemplo no qual o teor de CaO derivado do cimento de alumina é inferior ao limite inferior da presente invenção. Neste exemplo, a força de flexão de cura suficiente não pôde ser obtida. Por outro lado, o Exemplo Comparativo 4 é o exemplo em que o teor de CaO derivado do cimento de alumina é superior ao limite superior da presente invenção. Neste exemplo, o valor máximo da taxa de expansão até 1500°C foi mais do que 1,3%.

[0042] O Exemplo Comparativo 5 é um exemplo em que apenas o cimento de alumina foi utilizado como o ligante. Neste exemplo, não poderia ser obtido a cura suficiente flexural força. Por outro lado, Exemplo Comparativo 6 é um exemplo em que apenas o cimento de estrôncio foi usado como ligante. Neste exemplo, o tempo útil foi notavelmente curto.

Claims

1. Material refratário monolítico isolante, caracterizado pelo fato de que o material refratário monolítico isolante compreende um ligante e um matéria-prima refratária; uma gravidade específica a granel do material refratário monolítico isolante está em uma faixa de 0,8-1,8 tanto de mistura inclusiva quando de mistura amassada do material refratário monolítico isolante com água é curada a uma temperatura normal durante 24 horas e, em seguida, secou-se a 110°C durante 24 Horas; o ligante compreende um cimento de aluminato de cálcio, incluindo o CaO e Al2O3 como componentes químicos e um cimento de aluminato de estrôncio incluindo SrO e Al2O3 como componentes químicos; e com base em 100%, em massa, como uma massa total do ligante e a matéria-prima refratária, um teor do cimento aluminato de estrôncio está em uma faixa de 2 a 10%, em massa, ambos inclusive, e um teor de CaO derivado do cimento de aluminato de cálcio está em uma faixa de 1 a 12% em massa ambos inclusive.

2. Material refratário monolítico isolante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que com base em 100% em massa como a massa total do ligante e a matéria-prima refratária, um teor de um componente de SiO2 é de 1% ou menos em massa.

3. Material refratário monolítico isolante de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que com base em 100% em massa como a massa total do ligante e a matéria-prima refratária, de água a quantidade da qual está na faixa de 20 a 70% em massa ambos inclusive por percentagem exterior é adicionada ao material refratário monolítico isolante.