BRPI0616335B1

BRPI0616335B1 - método para injetar um agregado em uma fenda em uma parte inferior de um alto-forno e composição para encher a fenda

Info

Publication number: BRPI0616335B1
Application number: BRPI0616335A
Authority: BR
Inventors: Otsubo Hiroaki; Takewaki Kenji; Nitta Michio; Matsuda Tsuyoshi
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2020-02-04
Also published as: EP1952082B1; WO2007034974A1; JP2007084900A; CN101268328B; EP1952082A1; TWI320472B; BRPI0616335A2; 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 PARA INJETAR UM AGREGADO EM UMA FENDA EM UMA PARTE INFERIOR DE UM ALTO-FORNO E COMPOSIÇÃO PARA ENCHER A FENDA.

[001] A presente invenção reivindica a prioridade do Pedido Japonês 2005-277548, depositado no Japão em 26 de setembro de 2005, cuja descrição está inteiramente incorporada ao presente à guisa de referência.

CAMPO DA TECNOLOGIA [002] A presente invenção refere-se a um método para injetar um agregado em pequenas fendas formadas em uma parte inferior de um alto-forno. O presente método é capaz de reparar uma pequena fenda sendo dotada de uma largura em torno de 1 mm ou menos.

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

[004] 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 1 mm ou menos na área de interface entre o tijolo de carbono 1 e a estampa 2 e/ou entre a figura 2 e o bloco 3. Uma vez que seja formada a fenda 5, é restrita a condução térmica proveniente do tijolo de carbono 1 para o invólucro 4. Isso leva a temperatura do tijolo de carbono 1 a aumentar a fenda de maneira anormal e, portanPetição 870190058019, de 24/06/2019, pág. 8/23

2/9 to, encurtando a vida do tijolo.

[005] Foi desenvolvido um refratário fusível de alta condutividade de calor contendo um agregado de metal. Isso está descrito no Documento JP2004-315348, cuja descrição está inteiramente incorporada ao presente à guisa de referência. Já se tentou injetar o refratário fusível acima em uma pequena fenda formada na parte inferior de um altoforno. Isso foi tentado a fim de restaurar a condutividade térmica da parte interna de uma parede de forno. Contudo, foi difícil encher em uma pequena fenda sendo dotada de uma largura em torno de 1 mm ou menos mantendo ao mesmo tempo a fluidez do refratário fusível em uma temperatura alta como, por exemplo, 200 a 250°C. Portanto, o refratário fusível não foi satisfatório como um material de reparar uma pequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um método que seja capaz de solucionar o problema acima descrito. Portanto, um objetivo da presente invenção se refere à injeção de um agregado em uma pequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno. Isso é realizado de maneira que seja alcançada com sucesso a restauração da condutividade térmica da parte interna de uma parede de forno.

[007] O método da presente invenção envolve a injeção de um agregado em uma pequena fenda formada na parte inferior de um altoforno, onde o agregado é uma massa compreendendo: um agregado de metal sendo dotado do tamanho de um grão em torno de 500 pm ou menos; um agregado refratário sendo dotado do tamanho de um grão em torno de 500 pm ou menos; e um material de base, onde o agregado de metal e o agregado refratário são dispersos no material de base de maneira a formar uma massa.

[008] Em outro aspecto da presente invenção, uma redondeza de

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3/9 um agregado de metal é em torno de 30% ou menos, onde a redondeza é definida como (diâmetro máximo do agregado de metal - diâmetro mínimo do agregado de metal) / (diâmetro máximo do agregado de metal) X 100%.

[009] Em ainda outro aspecto da presente invenção, ambos os tamanhos de grão do agregado de metal e do agregado refratário varia em torno de 75 pm a em torno de 300 pm.

[0010] Em outro aspecto da presente invenção, o material de base inclui uma resina de furano ou um etileno glicol.

[0011] Em outro aspecto da presente invenção, o agregado de metal inclui grãos de cobre.

[0012] Em outro aspecto da presente invenção, o agregado refratário é pelo menos um de sílica esférica, zircônia esférica e mulite esférico.

[0013] De acordo com a presente invenção, é possível encher na pequena fenda 5 sendo dotado de uma largura em torno de 1 mm ou menos com um enchimento contendo um agregado de metal e um agregado refratário ao mesmo tempo em que mantém a fluidez do enchimento em uma temperatura alta como, por exemplo, de 200 a 250°C. Consequentemente, a condutividade térmica na força da parte inferior do alto-forno pode ser rapidamente restaurada para evitar, portanto, o encurtamento da vida do tijolo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] A figura 1A é um diagrama esquemático de uma parte inferior de um alto-forno com um injetor.

[0015] A figura 1 B é uma vista em corte transversal de uma parte inferior de um alto-forno e ilustra as distribuições de temperatura antes e após a injeção enchedeira.

[0016] A figura 2 é um gráfico ilustrando uma relação entre o sucesso da injeção (%) e o tamanho máximo de grão do agregado.

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4/9 [0017] A figura 3 é um gráfico ilustrando uma relação entre o coeficiente de fricção interna e o percentual de redondeza de grão de cobre.

[0018] A figura 4 é um gráfico ilustrando uma relação entre a proporção do material de base e a quantidade total do agregado de metal e do agregado refratário (eixo geométrico horizontal) e a viscosidade de um enchimento da mistura do material de base e do agregado (eixo geométrico vertical).

[0019] A figura 5 é um diagrama conceitual ilustrando a injeção no caso de uma distribuição de grão estreito onde o fluxo da injeção é regular.

[0020] A figura 6 é um diagrama conceitual ilustrando a injeção no caso de uma distribuição de grão largo onde é provocado um bloqueio repentino tornando, portanto, impossível a injeção de enchimento.

[0021] A figura 7 é um gráfico ilustrando um sumário dos resultados com relação ao estudo do tamanho do grão onde é ilustrada a variação do tamanho do grão injetável do agregado.

[0022] A figura 8 é um diagrama conceitual do status da mistura de enchimento usada no presente Exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0023] Na presente invenção, um enchimento de massa é formado pela dispersão de um agregado de metal e de um agregado refratário em um material de base. Esse material de massa é então injetado em uma pequena fenda formada na parte inferior de um alto-forno. O presente agregado de metal funciona preferivelmente para restaurar a condutividade térmica da parte inferior do alto-forno após a injeção. Pode ser usado qualquer agregado de metal como agregado de metal. Contudo, é preferível um agregado de metal de grãos de cobre em termos de resistência térmica, condutividade térmica e custo. O presente agregado de metal é, de preferência, um grão esférico e não um

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5/9 grão escamoso ou um grão amorfo de maneira a manter a fluidez durante a injeção na pequena fenda. O grão esférico preferido é um pó de cobre pulverizado (AtCu) que é formado pela pulverização do cobre fundido no ar e permitindo que o cobre pulverizado seja solidificado em um formato esférico devido a sua tensão de superfície.

[0024] O material para o agregado refratário não é especificamente limitado. Pode ser usado qualquer material desde que o material seja dotado de suficiente resistência térmica contra o calor da parte inferior do alto-forno após a injeção. Quanto à forma do agregado refratário, similar ao agregado de metal, é preferível um grão esférico de maneira a manter a fluidez. Exemplos ilustrativos, mas não limitativos, de agregado refratário adequado incluem sílica esférica, zircônia esférica e mulite esférico.

[0025] O presente material de base é preferivelmente um material substancialmente líquido para fluidificar o agregado de metal e o agregado refratário. O presente material de base é também preferivelmente capaz de manter a fluidez em temperaturas como, por exemplo, de 200 a 250°C e ser dotado de uma viscosidade apropriada adequada para transportar o agregado de metal e o agregado refratário. Exemplos ilustrativos, mas não limitativos preferidos dos materiais de base incluem resinas de viscosidade baixa como, por exemplo, furano ou líquidos de viscosidade baixa como, por exemplo, etileno glicol. O presente material de base é preferivelmente decomposto termicamente após a injeção, deixando apenas o agregado de metal e o agregado refratário para trás. De acordo com um aspecto da presente invenção, é também possível adicionar um tensoativo ativo de superfície ao material de base para aumentar as propriedades de deslizamento.

[0026] Foram investigadas experimentalmente pela presente invenção as condições preferíveis para injetar os enchimentos acima descritos em uma pequena fenda. Como resultado, descobriu-se que o

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6/9 enchimento (injeção) é amplamente influenciado por fatores como, por exemplo, o diâmetro máximo dos grãos do agregado de metal e do agregado refratário, a redondeza do agregado de metal a proporção de mistura do agregado e do material de base e/ou da diferença do tamanho do grão entre o agregado de metal e o agregado refratário. Cada fator está descrito abaixo.

[0027] A figura 2 é um gráfico ilustrando a relação entre o diâmetro máximo de agregado e o sucesso da injeção (%). É impossível confirmar visualmente o status do enchimento do agregado em uma pequena fenda em uma parte inferior real de um alto-forno. Em vez disso, é preparado um dispositivo experimental. O dispositivo experimental inclui um par de painéis de resina de transparente voltado um para o outro com uma fenda em torno de 1 mm separando os painéis. O status de enchimento é verificado visualmente ao mesmo tempo em que injeta uma variedade de agregados de massa usando uma bomba de alimentação de pressão com uma pressão de descarga máxima de 3MPa. O sucesso da injeção (%) é definido como M/N x 100%, onde N é o número de tentativas de injeções em locais N da parte inferior do alto-forno e M é o número de injeções regulares (N-M significa o número de injeções deficientes devido à pressão da bomba de alimentação alcançar uma pressão anormalmente alta). Conforme ilustrado no gráfico, é preferível usar um agregado de metal a um agregado refratário, ambos os quais são dotados de um diâmetro máximo em torno de 500 pm ou menos a fim de realizar o enchimento de injeção do agregado na fenda em torno de 1 mm ou menos. Se o diâmetro máximo exceder 500 pm, o sucesso da injeção (%) diminui rapidamente. Em vista disso, cada grão de agregado de metal e do agregado refratário é preferivelmente dotado de um tamanho em torno de 500 pm ou menos. Preferivelmente, cada grão de agregado de metal e de agregado refratário é preferivelmente dotado de um tamanho em torno de 300

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7/9 pm ou menos.

[0028] A redondeza do agregado de metal é também um fator a ser definido. A figura 3 é um gráfico ilustrando a relação entre a redondeza de um grão de cobre e o coeficiente de fricção interna da massa. A redondeza é definida como (diâmetro máximo do agregado de metal - o diâmetro mínimo do agregado de metal) / (diâmetro máximo do agregado de metal) x 100%. Se a redondeza exceder 30%, aumenta o coeficiente de fricção interna. Isso dificulta a alimentação de pressão. Em vista disso, a redondeza do agregado de metal é preferivelmente em torno de 30% ou menos. Mais preferível, a redondeza do agregado de metal é em torno de 20% ou menos.

[0029] Quando o agregado de metal e o agregado refratário são injetados na forma de uma mistura com o material de base, é preferível manter a viscosidade da mistura adequada para fluir. Isso pode ser realizado pelo ajuste da proporção do material de base para a quantidade total do agregado de metal e do agregado refratário.

[0030] A figura 4 é um gráfico ilustrando a relação entre a proporção do material de base para a quantidade total do agregado de metal e do agregado refratário (eixo geométrico horizontal) e a viscosidade de um enchimento da mistura do material de base e do agregado (eixo geométrico vertical). Na extremidade esquerda do gráfico, os grãos de cobre com densidade relativa alta são facilmente precipitados devido à viscosidade muito baixa. Na extremidade direita do gráfico a injeção se torna muito difícil devido à viscosidade muito alta. Para uma injeção regular sem separar o agregado de metal e o agregado refratário um do outro, é preferível manter a viscosidade do enchimento na variação em torno de 2000 a 20000mPa^seg. e para manter a proporção do material de base e do agregado na variação de massa em torno de 8:2 a em torno de 3:7.

[0031] A proporção do tamanho do grão entre o agregado de metal

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8/9 e o agregado refratário é outro fator determinante da regularidade da injeção do enchimento em uma pequena fenda. A figura 5 é um diagrama conceituai ilustrando a injeção no caso de uma distribuição de um grão estreito tanto do agregado de metal quando do agregado refratário. A figura 6 é um diagrama conceituai ilustrando a injeção no caso de uma distribuição de um grão largo. No caso da distribuição de um grão largo, conforme ilustrado na Figura 6 onde está contida uma variedade de tamanho de grãos, os espaços entre os grãos de agregado são extremamente reduzidos. Isso pode levar a um bloqueio súbito para, assim, tornar impossível injetar enchimento adicional. Ao contrário, no caso de uma distribuição de um grão estreito, conforme ilustrado na Figura 5, os espaços entre os grãos agregados são mantidos em moderação. Isso impede bloqueios súbitos e, portanto, mantém a regularidade da injeção do agregado.

[0032] A figura 7 é um gráfico ilustrando um sumário dos resultados com relação ao estudo do tamanho do grão acima descrito. Se o tamanho do grão contido no agregado de metal e/ou no agregado refratário exceder 300 pm, a injeção para uma fenda sendo dotada de uma largura em torno de 1 mm ou menos se torna difícil. Se o tamanho do grão contido no agregado de metal e/ou no agregado refratário se tornar 75 pm ou menor, a fluidez pode ser reduzida à medida que os espaços entre os grãos tendem a ser reduzidos. Portanto, é preferível impedir o aumento da diferença de tamanho de grão entre o agregado de metal e o agregado refratário. Portanto, os tamanhos do grão tanto no agregado de metal quanto no agregado refratário são preferivelmente na variação em torno de 75 pm a em torno de 300 pm, mais preferível na variação em torno de 100 pm a em torno de 200 pm. EXEMPLO [0033] Os três materiais seguintes são agitados para formar uma mistura uniforme de enchimento: (1) pó de cobre pulverizado (AtCu) de

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50% por massa com tamanho de grão variando de 100 pm a 200 pm, (2) gotas de mulita de 30% por massa com um tamanho de grão variando de 100 pm a 200 pm e (3) um material de base de etileno glicol de 20% em massa. A densidade relativa aparente e a condutividade térmica do pó de cobre pulverizado (AtCu) é 4,86 e 391,7W/m-K, respectivamente, e a temperatura limite superior das gotas de mulite é de 1500°C. O status dos três componentes de mistura acima está ilustrado na figura 8.

[0034] O enchimento acima pode ser facilmente injetado em uma pequena fenda da parte inferior de um alto-forno sob uma pressão de alimentação em torno de 0,3MPa. Isso pode aperfeiçoar a condutividade térmica da parte inferior do alto-forno e diminuir a temperatura do tijolo de carbono em torno de 130°C comparado ao status antes da injeção. Portanto, a presente invenção pode recuperar 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.

[0035] Todas as patentes citadas, publicações, pedidos copendentes e pedidos provisórios referidos nessa aplicação estão aqui incorporados à guisa de referência.

[0036] Portanto, a invenção tendo sido descrita, será óbvio que a mesma pode ser variada de muitas maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como um afastamento do espírito e do escopo da presente invenção, e todas as tais modificações, como será obvio para aquele versado na técnica, pretendem estar incluídas no escopo das reivindicações que se seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para injetar um agregado em uma fenda tendo uma largura de 1 mm ou menos em uma parte inferior de um altoforno, caracterizado pelo fato de que compreende:

injetar uma pasta na dita fenda, em que a dita pasta compreende:

um agregado de metal tendo um tamanho de grão máximo de 500 pm ou menos;

um agregado refratário tendo um tamanho de grão máximo de 500 pm ou menos; e um material de base, compreendendo substancialmente resina de furano ou etileno glicol, em que o agregado de metal e o agregado refratário são dispersos no material de base de maneira a formar a pasta.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma redondeza do agregado de metal é 30% ou menos, em que a redondeza é definida como (diâmetro máximo do agregado de metal - o diâmetro mínimo do agregado de metal) / (diâmetro máximo do agregado de metal) x 100%.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agregado de metal e o agregado refratário têm tamanhos de grão na faixa a partir de 75 pm a 300 pm.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agregado de metal compreende grãos de cobre.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agregado refratário é pelo menos um selecionado do grupo consistindo em sílica esférica, zircônia esférica e mulita esférica.
6. Composição para encher uma fenda tendo uma largura de 1 mm ou menos em uma parte inferior de um alto-forno, caracteri-

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2/2 zada pelo fato de que compreende:

um agregado de metal tendo um tamanho de grão máximo de 500 μιτι ou menos;

um agregado refratário tendo um tamanho de grão máximo de 500 μm ou menos; e um material de base, compreendendo substancialmente resina de furano ou etileno glicol, em que o agregado de metal e o agregado refratário são dispersos no material de base de maneira a formar a pasta.