BRPI0616335A2

BRPI0616335A2 - mÉtodo de injetar um agregado em uma pequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno e agregado usado para esse fim

Info

Publication number: BRPI0616335A2
Application number: BRPI0616335-1A
Authority: BR
Inventors: Hiroaki Otsubo; Tsuyoshi Matsuda; Kenji Takewaki; Michio Nitta
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2011-06-14
Also published as: EP1952082B1; WO2007034974A1; BRPI0616335B1; JP2007084900A; CN101268328B; EP1952082A1; TWI320472B; CN101268328A; KR20080056242A; JP4823626B2; KR101012221B1; TW200722698A

Abstract

MÉTODO DE INJETAR UM AGREGADO EM UMA PEQUENA FENDA FORMADA NA PARTE INFERIOR DE UM ALTO-FORNO E AGREGADO USADO PARA ESSE FIM. A presente invenção refere-se a um método de injetar um agregado, que pode restaurar a condutividade térmica deteriorada da parte interna de uma parede de forno devido à formação de uma pequena fenda na parte inferior do alto-forno. O método inclui injetar um enchimento na fenda sendo dotada de uma largura em torno de lmm ou menos formada na parte inferior do alto-forno. O enchimento descrito é uma massa feita pela dispersão de um agregado de metal e de um agregado refratário, ambos sendo preferivelmente dotados de um tamanho de grão em torno de 500<109>m ou menos, mais preferível entre 75<109>m e em torno de 300<109>m, em um material de base. Os grãos de cobre sendo dotados de alta condutividade térmica são preferíveis como o agregado de metal, as gotas de mulita são exemplificativas para o agregado refratário e etileno glicol é exemplificativo para o material de base. O agregado de metal é preferivelmente dotado de uma redondeza em torno de 30% ou menos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DEINJETAR UM AGREGADO EM UMA PEQUENA FENDA FORMADA NAPARTE INFERIOR DE UM ALTO-FORNO E AGREGADO USADO PARAESSE FIM".

A presente invenção reivindica a prioridade do Pedido Japonês2005-277548, depositado no Japão em 26 de setembro de 2005, cuja des-crição está inteiramente incorporada ao presente à guisa de referência.

CAMPO DA TECNOLOGIA

A presente invenção refere-se a um método de injetar um agre-gado em pequenas fendas formadas em uma parte inferior de um alto-forno.

O presente método é capaz de reparar uma pequena fenda sendo dotada deuma largura em torno de 1mm ou menos.

Conforme ilustrado na figura 1A, uma parte inferior de um alto-forno é composta de tijolo de carbono 1, uma (compactação) estampa 2, umbloco 3 e um invólucro 4 a fim de formar o lado mais interno. Os componen-tes principais da figura 2 são grafite e resina, e o bloco é feito de um materialmetálico. Resfriando a parte externa do invólucro 4 resfria a parte inferior doalto-forno. Isso diminui a temperatura do tijolo de carbono 1 de maneira aevitar perda por fusão. A figura 1B é uma vista em corte transversal de umaparte inferior de um alto-forno e ilustra as distribuições de temperatura antese depois da injeção do enchimento.

Contudo, quando o alto-forno é operado durante muito tempo,pode ser formada uma pequena fenda 5 sendo dotada de uma largura em torno de 1mm ou menos na área de interface entre o tijolo de carbono 1 e aestampa 2 e/ou entre a figura 2 e o bloco 3. Uma vez que seja formada afenda 5, é restrita a condução térmica proveniente do tijolo de carbono 1 pa-ra o invólucro 4. Isso leva a temperatura do tijolo de carbono 1 a aumentar afenda de maneira anormal e, portanto, encurtando a vida do tijolo.

Foi desenvolvido um refratário fusível de alta condutividade decalor contendo um agregado de metal. Isso está descrito no DocumentoJP2004-315348, cuja descrição está inteiramente incorporada ao presente àguisa de referência. Já se tentou injetar o refratário fusível acima em umapequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno. Isso foi tentado afim de restaurar a condutividade térmica da parte interna de uma parede deforno. Contudo, foi difícil encher em uma pequena fenda sendo dotada deuma largura em torno de 1mm ou menos mantendo ao mesmo tempo a flui-dez do refratário fusível em uma temperatura alta como, por exemplo, 200 a250-C. Portanto, o refratário fusível não foi satisfatório como um material dereparar uma pequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é proporcionar um métodoque seja capaz de solucionar o problema acima descrito. Portanto, um obje-tivo da presente invenção se refere à injeção de um agregado em uma pe-quena fenda formada na parte inferior de um alto-forno. Isso é realizado demaneira que seja alcançada com sucesso a restauração da condutividadetérmica da parte interna de uma parede de forno.

O método da presente invenção envolve a injeção de um agre-gado em uma pequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno, on-de o agregado é uma massa compreendendo: um agregado de metal sendodotado do tamanho de um grão em torno de 500pm ou menos; um agregadorefratário sendo dotado do tamanho de um grão em torno de 500pm ou me-nos; e um material de base, onde o agregado de metal e o agregado refratá-rio são dispersos no material de base de maneira a formar uma massa.

Em outro aspecto da presente invenção, uma redondeza de umagregado de metal é em torno de 30% ou menos, onde a redondeza é defi-nida como (diâmetro máximo do agregado de metal - diâmetro mínimo doagregado de metal) / (diâmetro máximo do agregado de metal) X 100%.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, ambos os tama-nhos de grão do agregado de metal e do agregado refratário varia em tornode 75μm a em torno de 300um.

Em outro aspecto da presente invenção, o material de base in-clui uma resina de furano ou um etileno glicol.

Em outro aspecto da presente invenção, o agregado de metalinclui grãos de cobre.

Em outro aspecto da presente invenção, o agregado refratário épelo menos um de sílica esférica, zircônia esférica e mulite esférico.

De acordo com a presente invenção, é possível encher na pe-quena fenda 5 sendo dotado de uma largura em torno de 1mm ou menoscom um enchimento contendo um agregado de metal e um agregado refratá-rio ao mesmo tempo em que mantém a fluidez do enchimento em uma tem-peratura alta como, por exemplo, de 200 a 2509C. Consequentemente, acondutividade térmica na força da parte inferior do alto-forno pode ser rapi-damente restaurada para evitar, portanto, o encurtamento da vida do tijolo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1A é um diagrama esquemático de uma parte inferior deum alto-forno com um injetor.

A figura 1 B é uma vista em corte transversal de uma parte infe-rior de um alto-forno e ilustra as distribuições de temperatura antes e após ainjeção enchedeira.

A figura 2 é um gráfico ilustrando uma relação entre o sucessoda injeção (%) e o tamanho máximo de grão do agregado.

A figura 3 é um gráfico ilustrando uma relação entre o coeficientede fricção interna e o percentual de redondeza de grão de cobre.

A figura 4 é um gráfico ilustrando uma relação entre a proporçãodo material de base e a quantidade total do agregado de metal e do agrega-do refratário (eixo geométrico horizontal) e a viscosidade de um enchimentoda mistura do material de base e do agregado (eixo geométrico vertical).

A figura 5 é um diagrama conceituai ilustrando a injeção no casode uma distribuição de grão estreito onde o fluxo da injeção é regular.

A figura 6 é um diagrama conceituai ilustrando a injeção no casode uma distribuição de grão largo onde é provocado um bloqueio repentinotornando, portanto, impossível a injeção de enchimento.

A figura 7 é um gráfico ilustrando um sumário dos resultadoscom relação ao estudo do tamanho do grão onde é ilustrada a variação dotamanho do grão injetável do agregado.A figura 8 é um diagrama conceituai do status da mistura de en-chimento usada no presente Exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Na presente invenção, um enchimento de massa é formado peladispersão de um agregado de metal e de um agregado refratário em um ma-terial de base. Esse material de massa é então injetado em uma pequenafenda formada na parte inferior de um alto-forno. O presente agregado demetal funciona preferivelmente para restaurar a condutividade térmica daparte inferior do alto-forno após a injeção. Pode ser usado qualquer agrega-do de metal como agregado de metal. Contudo, é preferível um agregado demetal de grãos de cobre em termos de resistência térmica, condutividadetérmica e custo. O presente agregado de metal é, de preferência, um grãoesférico e não um grão escamoso ou um grão amorfo de maneira a manter afluidez durante a injeção na pequena fenda. O grão esférico preferido é umpó de cobre pulverizado (AtCu) que é formado pela pulverização do cobrefundido no ar e permitindo que o cobre pulverizado seja solidificado em umformato esférico devido a sua tensão de superfície.

O material para o agregado refratário não é especificamente limi-tado. Pode ser usado qualquer material desde que o material seja dotado desuficiente resistência térmica contra o calor da parte inferior do alto-fornoapós a injeção. Quanto à forma do agregado refratário, similar ao agregadode metal, é preferível um grão esférico de maneira a manter a fluidez. E-xemplos ilustrativos, mas não limitativos, de agregado refratário adequadoincluem sílica esférica, zircônia esférica e mulite esférico.

O presente material de base é preferivelmente um material subs-tancialmente líquido para fIuidificar o agregado de metal e o agregado refra-tário. O presente material de base é também preferivelmente capaz de man-ter a fluidez em temperaturas como, por exemplo, de 200 a 250eC e ser do-tado de uma viscosidade apropriada adequada para transportar o agregadode metal e o agregado refratário. Exemplos ilustrativos, mas não limitativospreferidos dos materiais de base incluem resinas de viscosidade baixa co-mo, por exemplo, furano ou líquidos de viscosidade baixa como, por exem-pio, etileno glicol. O presente material de base é preferivelmente decompos-to termicamente após a injeção, deixando apenas o agregado de metal e oagregado refratário para trás. De acordo com um aspecto da presente inven-ção, é também possível adicionar um tensoativo ativo de superfície ao mate-rial de base para aumentar as propriedades de deslizamento.

Foram investigadas experimentalmente pela presente invençãoas condições preferíveis para injetar os enchimentos acima descritos emuma pequena fenda. Como resultado, descobriu-se que o enchimento (inje-ção) é amplamente influenciado por fatores como, por exemplo, o diâmetromáximo dos grãos do agregado de metal e do agregado refratário, a redon-deza do agregado de metal a proporção de mistura do agregado e do mate-rial de base e/ou da diferença do tamanho do grão entre o agregado de me-tal e o agregado refratário. Cada fator está descrito abaixo.

A figura 2 é um gráfico ilustrando a relação entre o diâmetro má-ximo de agregado e o sucesso da injeção (%). É impossível confirmar visu-almente o status do enchimento do agregado em uma pequena fenda emuma parte inferior real de um alto-forno. Em vez disso, é preparado um dis-positivo experimental. O dispositivo experimental inclui um par de painéis deresina de transparente voltado um para o outro com uma fenda em torno de1 mm separando os painéis. O status de enchimento é verificado visualmenteao mesmo tempo em que injeta uma variedade de agregados de massa u-sando uma bomba de alimentação de pressão com uma pressão de descar-ga máxima de 3MPa. O sucesso da injeção (%) é definido como M/N χ100%, onde N é o número de tentativas de injeções em locais N da parteinferior do alto-forno e M é o número de injeções regulares (N-M significa onúmero de injeções deficientes devido à pressão da bomba de alimentaçãoalcançar uma pressão anormalmente alta). Conforme ilustrado no gráfico, épreferível usar um agregado de metal a um agregado refratário, ambos osquais são dotados de um diâmetro máximo em torno de 500μιη ou menos afim de realizar o enchimento de injeção do agregado na fenda em torno de1mm ou menos. Se o diâmetro máximo exceder 500μηι, o sucesso da inje-ção (%) diminui rapidamente. Em vista disso, cada grão de agregado de me-tal e do agregado refratário é preferivelmente dotado de um tamanho emtorno de δΟΟμιτι ou menos. Preferivelmente, cada grão de agregado de me-tal e de agregado refratário é preferivelmente dotado de um tamanho emtorno de SOOpm ou menos.

A redondeza do agregado de metal é também um fator a ser de-finido. A figura 3 é um gráfico ilustrando a relação entre a redondeza de umgrão de cobre e o coeficiente de fricção interna da massa. A redondeza édefinida como (diâmetro máximo do agregado de metal - o diâmetro mínimodo agregado de metal) / (diâmetro máximo do agregado de metal) χ 100%.Se a redondeza exceder 30%, aumenta o coeficiente de fricção interna. Issodificulta a alimentação de pressão. Em vista disso, a redondeza do agregadode metal é preferivelmente em torno de 30% ou menos. Mais preferível, aredondeza do agregado de metal é em torno de 20% ou menos.

Quando o agregado de metal e o agregado refratário são injeta-dos na forma de uma mistura com o material de base, é preferível manter aviscosidade da mistura adequada para fluir. Isso pode ser realizado pelo a-juste da proporção do material de base para a quantidade total do agregadode metal e do agregado refratário.

A figura 4 é um gráfico ilustrando a relação entre a proporção domaterial de base para a quantidade total do agregado de metal e do agrega-do refratário (eixo geométrico horizontal) e a viscosidade de um enchimentoda mistura do material de base e do agregado (eixo geométrico vertical). Naextremidade esquerda do gráfico, os grãos de cobre com densidade relativaalta são facilmente precipitados devido à viscosidade muito baixa. Na extre-midade direita do gráfico a injeção se torna muito difícil devido à viscosidademuito alta. Para uma injeção regular sem separar o agregado de metal e oagregado refratário um do outro, é preferível manter a viscosidade do en-chimento na variação em torno de 2000 a 20000mPa seg. e para manter aproporção do material de base e do agregado na variação de massa em tor-no de 8:2 a em torno de 3:7.

A proporção do tamanho do grão entre o agregado de metal e oagregado refratário é outro fator determinante da regularidade da injeção doenchimento em uma pequena tenda. A figura 5 é um diagrama conceituaiilustrando a injeção no caso de uma distribuição de um grão estreito tanto doagregado de metal quando do agregado refratário. A figura 6 é um diagramaconceituai ilustrando a injeção no caso de uma distribuição de um grão largo.

No caso da distribuição de um grão largo, conforme ilustrado na Figura 6onde está contida uma variedade de tamanho de grãos, os espaços entre osgrãos de agregado são extremamente reduzidos. Isso pode levar a um blo-queio súbito para, assim, tornar impossível injetar enchimento adicional. Aocontrário, no caso de uma distribuição de um grão estreito, conforme ilustra-do na Figura 5, os espaços entre os grãos agregados são mantidos em mo-deração. Isso impede bloqueios súbitos e, portanto, mantém a regularidadeda injeção do agregado.

A figura 7 é um gráfico ilustrando um sumário dos resultadoscom relação ao estudo do tamanho do grão acima descrito. Se o tamanho dogrão contido no agregado de metal e/ou no agregado refratário exceder300μm, a injeção para uma fenda sendo dotada de uma largura em torno de1 mm ou menos se torna difícil. Se o tamanho do grão contido no agregadode metal e/ou no agregado refratário se tornar 75μm ou menor, a fluidez po-de ser reduzida à medida que os espaços entre os grãos tendem a ser redu-zidos. Portanto, é preferível impedir o aumento da diferença de tamanho degrão entre o agregado de metal e o agregado refratário. Portanto, os tama-nhos do grão tanto no agregado de metal quanto no agregado refratário sãopreferivelmente na variação em torno de 75μm a em torno de 300μm), maispreferível na variação em torno de 100μm a em torno de 200μm.

EXEMPLO

Os três materiais seguintes são agitados para formar uma mistu-ra uniforme de enchimento: (1) pó de cobre pulverizado (AtCu) de 50% pormassa com tamanho de grão variando de 100μm a 200μm, (2) gotas de mu-lita de 30% por massa com um tamanho de grão variando de 100μm a200μm e (3) um material de base de etileno glicol de 20% em massa. A den-sidade relativa aparente e a condutividade térmica do pó de cobre pulveriza-do (AtCu) é 4,86 e 391,7W/mK, respectivamente, e a temperatura limite su-perior das gotas de mulite é de 1500°C. O status dos três componentes demistura acima está ilustrado na figura 8.

O enchimento acima pode ser facilmente injetado em uma pe-quena fenda da parte inferior de um alto-forno sob uma pressão de alimen-tação em torno de 0,3MPa. Isso pode aperfeiçoar a condutividade térmica daparte inferior do alto-forno e diminuir a temperatura do tijolo de carbono emtorno de 1309C comparado ao status antes da injeção. Portanto, a presenteinvenção pode recuperar a condutividade térmica deteriorada da parte inter-na de uma parede de forno devido à formação de uma pequena fenda naparte inferior do alto-forno.

Todas as patentes citadas, publicações, pedidos co-pendentes epedidos provisórios referidos nessa aplicação estão aqui incorporados à gui-sa de referência.

Portanto, a invenção tendo sido descrita, será óbvio que a mes-ma pode ser variada de muitas maneiras. Tais variações não devem serconsideradas como um afastamento do espírito e do escopo da presenteinvenção, e todas as tais modificações, como será obvio para aquele versa-do na técnica, pretendem estar incluídas no escopo das reivindicações quese seguem.

Claims

1. Método de injetar de um agregado em uma fenda formada emuma parte inferior de um alto-forno, compreendendo:injetar uma massa na dita fenda, em que a dita pasta compreen-de:um agregado de metal sendo dotado de um tamanho de grão emtorno de 500pm ou menos;um agregado refratário sendo dotado de um tamanho de grãov.em torno de SOOpm ou menos; eum material de base, compreendendo substancialmente resinade furano ou etileno glicol,em que o agregado de metal e o agregado refratário são disper-sos no material de base de maneira a formar a massa.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que uma redon-deza do agregado de metal é em torno de 30% ou menos, em que a redon-deza é definida como (diâmetro máximo do agregado de metal - o diâmetromínimo do agregado de metal) / (diâmetro máximo do agregado de metal) χ100%.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, o agregado de me·tal e o agregado refratário sendo dotados de tamanhos de grão na variaçãoem torno de 75pm a em torno de 300pm.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o agregadode metal compreende grãos de cobre.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o agregadorefratário é pelo menos um selecionado do grupo consistindo em sílica esfé-rica, zircônia esférica e mulita esférico.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a fenda édotada de um diâmetro em torno de 1 mm ou menos.

7. Composição para encher uma fenda sendo dotada de um di-âmetro em torno de 1mm ou menos em uma parte inferior de um alto-forno,em que a dita composição compreende:um agregado de metal sendo dotado de um tamanho de grão emtorno de δΟΟμητι ou menos;um agregado refratário sendo dotado de um tamanho de grãoem torno de 500Mm ou menos; eum material de base, compreendendo substancialmente resinade furano ou etileno glicol.em que o agregado de metal e o agregado refratário são disper-sos no material de base de maneira a formar a massa.