CN104045353B - 高炉堵泥材组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及1种高炉堵泥材组合物，其包含堵泥基材、有机黏结剂与硬脂酸或其盐类。藉由添加硬脂酸或其盐类可降低有机黏结剂之含量，进而增加高炉堵泥材组合物之经时稳定性与抗渣性。

Description

高炉堵泥材组合物

技术领域

本发明是有关于一种高炉堵泥材组合物，且特别是有关于1种含有硬脂酸或其盐类之高炉堵泥材组合物。

现有技术

出钢制程中，当堵泥材无法维持相似之质量时，常造成现场操作人员不易作业，进而影响高炉之稳定性，不利于后续之出钢步骤。

习知高炉堵泥材组合物包含堵泥基材与有机黏结剂，然而堵泥基材表面具有许多微孔，随着高炉堵泥材组合物存放时间之增加，此些微孔会吸收黏结剂，造成高炉堵泥材组合物之挤出条件改变，进而影响高炉稳定性。

此外，当高炉堵泥材组合物挤出至出钢口时，钢液之高温会去除低分子量之有机黏结剂，而造成高炉堵泥材组合物具有许多孔洞，导致其对于钢炉渣侵蚀之抵抗力降低，进而减少高炉堵泥材组合物之出铁时间(tapping time)。

有鉴于此，亟需提供一种高炉堵泥材组合物，以改善习知的高炉堵泥材组合物包含有机黏结剂之缺点，进而提供具有优良经时稳定性与出铁时间之高炉堵泥材组合物。

发明内容

因此，本发明之一实施方式是在提供一种高炉堵泥材组合物，其包含堵泥基材、有机黏结剂与硬脂酸或其盐类。藉由添加硬脂酸或其盐类可降低有机黏结剂之含量，进而增加高炉堵泥材组合物之经时稳定性与抗渣性。

根据本发明之上述实施方式，提出一种高炉堵泥材组合物。在一实施例中，此高炉堵泥材组合物包含堵泥基材、有机黏结剂与硬脂酸或其盐类。其中堵泥基材之含量系79.9重量百分比(wt%)至87.9wt%，有机黏结剂之含量系12wt%至20wt%，而硬脂酸或其盐类之含量系0.1wt%至5wt%。基于不含硬脂酸或其盐类之高炉堵泥材组合物的抗渣指数为100，含硬脂酸或其盐类之高炉堵泥材组合物的抗渣指数为93至98。

依据本发明一实施例，上述之堵泥基材包含氧化物或碳化物。

依据本发明另一实施例，上述之氧化物可包括但不限于由氧化铝、氧化硅、铝-硅氧化混合矿物(alumina-silicate compounds)、氧化镁铝尖晶石矿物以及上述之任意组合所组成之一族群。

依据本发明又一实施例，上述之碳化物系选自于由碳黑、石墨、碳化硅、碳氮化硅以及上述之任意组合所组成之一族群。

依据本发明再一实施例，上述之有机黏结剂系选自于由煤焦油、蒽油、酚醛树脂液以及上述之任意组合所组成之一族群。

依据又另一实施例，上述之硬脂酸或其盐类之含量系0.5重量百分比至3重量百分比。

依据再另一实施例，上述之硬脂酸或其盐类之平均粒径系小于0.074毫米。

依据更另一实施例，上述之硬脂酸盐包含硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸铅、硬脂酸铝、硬脂酸钾、硬脂酸钡或硬脂酸铁。

应用本发明之高炉堵泥材组合物，其系藉由添加硬脂酸或其盐类，以降低有机黏结剂之含量，进而增加高炉堵泥材组合物之经时稳定性与抗渣性。

附图简述

为让本发明之上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图之说明如下：

图1系绘示依据本发明一实施例之流动性指标之实验装置的立体图。

图2系绘示依据本发明一实施例之抗渣指数之实验装置的部分剖面图。

图3系绘示依据本发明实施例5与比较例2之挤出力经时变化图。

图4系绘示依据本发明实施例6与比较例2之挤出力经时变化图。

主要组件符号说明

10：圆环　　　　　　　　　11：圆锥体

20：装置　　　　　　　　　21：开口

22：筒壁　　　　　　　　　22a：厚度

23：钢炉渣

301/302/303：曲线。

具体实施方式

以下仔细讨论本发明实施例之制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论之特定实施例仅供说明，并非用以限定本发明之范围。

本发明提供一种高炉堵泥材组合物。在一实施例中，此高炉堵泥材组合物包含堵泥基材、有机黏结剂与硬脂酸或其盐类。

在一实施例中，上述之堵泥基材包含氧化物、碳化物、其它合适之材料或上述材料之任意组合。上述之氧化物包含氧化铝、氧化硅、铝-硅氧化混合矿物、氧化镁铝尖晶石矿物、其它合适之氧化物或上述氧化物之任意组合；上述之碳化物包含碳黑、石墨、碳化硅、碳氮化硅、其它合适之碳化物或上述碳化物之任意组合。

上述之堵泥基材系用以增强高炉堵泥材组合物之强度。在一实施例中，堵泥基材于高炉堵泥材组合物之含量系79.9重量百分比(wt%)至87.9wt%。当堵泥基材之含量超过87.9wt%时，其余有机黏结剂与硬脂酸或其盐类之含量将过少，导致堵泥基材颗粒间不易黏结成形，降低高炉堵泥材组合物之强度。反之，当堵泥基材之含量未满79.9wt%时，其余有机黏结剂与硬脂酸或其盐类之含量将过多，导致高炉堵泥材组合物之强度不足。

在一实施例中，上述之有机黏结剂包含煤焦油、蒽油、酚醛树脂液、其它合适之有机黏结剂或上述材料之任意组合。有机黏结剂系用以黏结堵泥基材，以形成高炉堵泥材组合物。此外，有机黏结剂对于堵泥基材亦可提供部分润滑性，增加其流动。

有机黏结剂于高炉堵泥材组合物之含量系12wt%至20wt%。当有机黏结剂之含量超过20wt%时，会降低高炉堵泥材组合物之强度。反之，当有机黏结剂之含量未满12wt%时，堵泥基材间之黏结性不足，进而降低高炉堵泥材组合物之强度。

在一实施例中，上述之硬脂酸或其盐类之平均粒径系小于0.074毫米。其中硬脂酸盐包含硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸铅、硬脂酸铝、硬脂酸钾、硬脂酸钡、硬脂酸铁、其它合适之硬脂酸盐材料或上述材料之任意组合。

硬脂酸或其盐类具有润滑性，有助于降低高炉堵泥材组合物之挤出力。此外，添加硬脂酸或其盐类可降低有机黏结剂之使用量，进而提升高炉堵泥材组合物之挤出力的经时稳定性。

硬脂酸或其盐类于高炉堵泥材组合物之含量系0.1wt%至5wt%。当硬脂酸或其盐类之含量超过5wt%时，硬脂酸或其盐类易结团，进而降低高炉堵泥材组合物之强度。反之，当硬脂酸或其盐类之含量未满0.1wt%时，硬脂酸或其盐类对于高炉堵泥材之润滑性不足，导致硬脂酸或其盐类之功效不明显。

在另一实施例中，堵泥基材之含量系79.5wt%至87.5wt%，有机黏结剂之含量系12wt%至20wt%，而硬脂酸或其盐类之含量系0.5wt%至3wt%。上述之组成比例除可提升高炉堵泥材组合物之强度，亦可降低高炉堵泥材组合物之挤出力并增加挤出力之经时稳定性。

此高炉堵泥材组合物系以一混炼步骤混合上述组合物，并进行挤出成型步骤所制得。于混炼步骤时，上述之硬脂酸或其盐类系固态或半固态物质。若硬脂酸或其盐类于混炼时不为固态或半固态物质，则易和堵泥基材或有机黏结剂产生反应，甚至改变高炉堵泥材组合物之性质。此外，固态或半固态之硬脂酸或其盐类不容易被堵泥基材表面之微孔吸收，可增加高炉堵泥材组合物之经时稳定性。

以下利用实施例以说明本发明之应用，然其并非用以限定本发明，本发明技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰。

实施例

制备堵泥基材与硬脂酸或其盐类之混合物

实施例1

首先，设定混炼机之温度，例如为60℃。当温度到达设定值时，将95.5wt%之氧化铝(A1)与0.5wt%之硬脂酸(C1)加入混炼机内搅拌混炼20分钟至30分钟，即制得堵泥基材与硬脂酸或其盐类之混合物。

实施例2至实施例4与比较例1

实施例2至实施例4与比较例1系使用与实施例1相同之仪器与方法制备上述之混合物。不同的是，实施例2至实施例4系使用不同比例的组合物来进行混炼；比较例1则不添加硬脂酸或其盐类，如表1所示。

制备高炉堵泥材组合物

实施例5

首先，设定混炼机之温度，例如为60℃。当温度到达设定值时，将85wt%之A1、14wt%之煤焦油(B1)与1wt%之C1加入混炼机内搅拌混炼20分钟至30分钟。然后，再以挤出成型步骤制得块状高炉堵泥材组合物。

实施例6与比较例2

实施例6与比较例2系使用与实施例5相同之仪器与方法制备块状高炉堵泥材组合物。不同的是，实施例6系添加硬脂酸镁(C2)，与不同比例的组合物来进行混炼；比较例2则不添加硬脂酸或其盐类，如表1所示。

评价方式

1.流动性指标

请参照第1图，其系绘示依据本发明一实施例之流动性指标之实验装置的立体图。流动性指标之实验方法系将堵泥基材与硬脂酸或其盐类之混合物缓慢倒入固定直径之圆环10，直至上述之混合物填满圆环10所环绕之面积并形成圆锥体11，再将圆环10移开，让圆锥体11自由散开，并量测散开后之上述混合物的平均直径。

基于比较例1之上述的混合物散开之平均直径为100，各组成比例之混合物的实验结果如表1所示。

2.挤出力与经时稳定性

高炉堵泥材组合物进行且完成混炼步骤后，将高炉堵泥材组合物于室温(例如：15℃至45℃)放置0天、7天、30天与90天，再量测以挤出成型机挤出块状高炉堵泥材组合物所需之挤出力，其结果如表1所示。

3.烧结物性

将混炼后之高炉堵泥材组合物于400℃、600℃、900℃、1200℃与1500℃烧结3小时后，量测其表面气孔率与压碎强度。

(1)表面气孔率

以显微镜观察烧结后之高炉堵泥材组合物，并以影像处理软件计算高炉堵泥材组合物表面气孔所占之面积比例，其结果如表1所示。

(2)压碎强度

高炉堵泥材组合物之压碎强度系以市售之测量仪器或习知之测量方法量测，其结果如表1所示。

4.抗渣指数

请参照第2图，其系绘示依据本发明一实施例之抗渣指数之实验装置的部分剖面图。抗渣指数系利用高炉堵泥材组合物制成之圆筒状的装置20进行实验，其中装置20之筒壁22具有厚度22a。首先，将钢炉渣23由开口21放入装置20中，然后以火焰由开口21喷入并转动装置20，以仿真熔融钢炉渣对于高炉堵泥材组合物之侵蚀。

于模拟侵蚀后，实施例5之筒壁22减少的厚度与比较例2之筒壁22减少的厚度相比较，即为抗渣指数，其中基于比较例2之筒壁22减少的厚度为100，进而可量测出实施例5与实施例6之抗渣指数，其结果如表1所示。其中，较低之抗渣指数代表高炉堵泥材组合物之抗渣性越佳。

5.出铁时间与出铁深度

将本发明之高炉堵泥材组合物实际应用于高炉出铁制程，以量测其出铁时间与出铁深度(taphole length)，其结果如表1所示。由于高炉出铁制程系利用习知制程进行，实为本发明所属技术领域中任何具有通常知识者所熟知，故在此不再逐一赘述。

请参阅表1，其系表列各实施例与比较例之组成成分、组成比例与上述之评价方式。其中组合物A1系氧化铝，B1系煤焦油，C1系硬脂酸，而C2系硬脂酸镁。「-」则表示未添加此组合物。实施例1至实施例4与比较例1系用以制备堵泥基材与硬脂酸或其盐类之混合物，而实施例5、实施例6与比较例2系用以制备高炉堵泥材组合物。

根据表1之流动性指标的结果可以得知，相较于比较例1，于实施例1至实施例4中，由于所添加之硬脂酸或其盐类具有润滑性，因此堵泥基材与硬脂酸或其盐类之混合物中加入硬脂酸或其盐类有助于提高上述混合物的流动性。然而添加过量(超过5wt%)之硬脂酸或其盐类易形成结团，导致硬脂酸或其盐类无法均匀分散于堵泥基材中，而无法大幅提升上述混合物之流动性，如实施例2至实施例4所示。虽然添加过量之硬脂酸或其盐类无法大幅提升上述混合物之流动性，但其流动性仍高于比较例1之流动性。

请参阅表1。相较于比较例2，实施例5与实施例6添加之C1或C2有助于提高高炉堵泥材组合物之流动性，且C1或C2可提升高炉堵泥材组合物对于挤出成型机之器壁的润滑，进而降低其挤出力。

请参阅第3图与第4图，第3图系绘示依据本发明实施例5与比较例2之挤出力经时变化图，其中纵轴系挤出力(kg)，横轴系时间(天)；第4图系绘示依据本发明实施例6与比较例2之挤出力经时变化图，其中纵轴系挤出力(kg)，横轴系时间(天)。根据第3图与第4图的结果可以得知，添加硬脂酸或其盐类可大幅提升高炉堵泥材组合物之流动性，进而降低有机黏结剂之使用量，使得高炉堵泥材组合物即使经过长时间的存放，其挤出力亦不会有明显变化，以增加高炉堵泥材组合物之经时稳定性。而且，相较于实施例6之曲线302，由于实施例5添加更多之硬脂酸或其盐类，导致实施例5之曲线301越早达到稳定。而较稳定之高炉堵泥材组合物可确保高炉出钢制程之制程参数稳定，且有利存料质量之稳定，降低库存成本。

请再参阅表1。相较于比较例2，实施例5与实施例6添加之C1或C2可减少有机黏结剂之使用量，进而降低高炉堵泥材组合物之表面气孔率。

实施例5与实施例6于400℃与600℃时，其压碎强度系低于比较例2，虽然较低之压碎强度不利于高炉堵泥材组合物之抗渣指数，但较低之压碎强度系有助于高炉堵泥材组合物之开孔作业，进而可减低开孔作业对于高炉稳定性之影响。

至于在900℃、1200℃与1500℃时，实施例5与实施例6之压碎强度皆较比较例2高，显示添加硬脂酸或其盐类可减少有机黏结剂之使用量，进而提升高炉堵泥材组合物之压碎强度，而高炉堵泥材组合物之抗渣指数亦相对降低。较低之抗渣指数代表高炉堵泥材组合物之抗渣性越佳，越可耐受钢炉渣之侵蚀，延长其使用寿命，进而增加高炉堵泥材组合物之出铁时间与出铁深度，降低出钢制程之成本，且可减少高炉堵泥材组合物挤出至高炉出钢口的次数，以增加高炉之稳定性。

相较于比较例2，实施例5与实施例6中，添加硬脂酸或其盐类所制得之高炉堵泥材组合物的抗渣指数可降低至93~98，代表其具有较高之抗渣性，进而延长其出铁时间至162分钟~165分钟。随着高炉堵泥材组合物之出铁时间的延长，可减少挤出高炉堵泥材组合物至高炉出钢口的次数，以降低高炉堵泥材组合物对于高炉稳定性之影响，进而可降低出钢制程之成本。

综言之，添加硬脂酸或其盐类可减少有机黏结剂之使用量，以增加高炉堵泥材组合物之经时稳定性。此外，添加硬脂酸或其盐类亦可降低高炉堵泥材组合物之抗渣指数，提升高炉堵泥材组合物对于钢炉渣之抗渣性，以增加高炉堵泥材组合物之出铁时间。相较于未添加硬脂酸或其盐类之高炉堵泥材组合物，添加硬脂酸或其盐类之高炉堵泥材组合物的抗渣指数为93至98。

虽然本发明已以实施方式阐述如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种高炉堵泥材组合物，包含：

79.9重量百分比至87.9重量百分比之堵泥基材；

12重量百分比至20重量百分比之有机黏结剂；以及

0.1重量百分比至5重量百分比之硬脂酸或其盐类，且

其中基于不含该硬脂酸或其盐类之该高炉堵泥材组合物之抗渣指数为100，含该硬脂酸或其盐类之该高炉堵泥材组合物之抗渣指数为93至98。

2.如权利要求1所述之高炉堵泥材组合物，其中该堵泥基材包含氧化物、碳黑、石墨、碳化物以及上述之任意组合所组成之族群。

3.如权利要求2所述之高炉堵泥材组合物，其中该氧化物系选自于由氧化铝、氧化硅、铝- 硅氧化混合矿物、氧化镁铝尖晶石矿物以及上述之任意组合所组成之族群。

4.如权利要求2所述之高炉堵泥材组合物，其中该碳化物系选自于由碳化硅、碳氮化硅以及上述之任意组合所组成之族群。

5.如权利要求1所述之高炉堵泥材组合物，其中该有机黏结剂系选自于由煤焦油、蒽油、酚醛树脂液以及上述之任意组合所组成之族群。

6.如权利要求1所述之高炉堵泥材组合物，其中该硬脂酸或其盐类之含量系0.5重量百分比至3重量百分比，其中所述堵泥基材、有机黏结剂以及硬脂酸或其盐类的总量为100重量百分比。

7.如权利要求1所述之高炉堵泥材组合物，其中该硬脂酸或其盐类之平均粒径系小于0.074毫米。

8.如权利要求1所述之高炉堵泥材组合物，其中该硬脂酸盐包含硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸铅、硬脂酸铝、硬脂酸钾、硬脂酸钡或硬脂酸铁。