PL196613B1 - Węglowy materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego - Google Patents

Węglowy materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego

Info

Publication number
PL196613B1
PL196613B1 PL351820A PL35182001A PL196613B1 PL 196613 B1 PL196613 B1 PL 196613B1 PL 351820 A PL351820 A PL 351820A PL 35182001 A PL35182001 A PL 35182001A PL 196613 B1 PL196613 B1 PL 196613B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
titanium
weight
refractory material
carbonaceous
alumina
Prior art date
Application number
PL351820A
Other languages
English (en)
Other versions
PL351820A1 (en
Inventor
Akio Ishii
Hitoshi Nakamura
Michio Nitta
Tsutomu Wakasa
Hirofumi Mikami
Yoshiyuki Yamagami
Original Assignee
Nippon Electrode Co Ltd
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electrode Co Ltd, Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Electrode Co Ltd
Publication of PL351820A1 publication Critical patent/PL351820A1/xx
Publication of PL196613B1 publication Critical patent/PL196613B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C04B35/532Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/04Blast furnaces with special refractories
    • C21B7/06Linings for furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/14Discharging devices, e.g. for slag
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3248Zirconates or hafnates, e.g. zircon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817Carbides
    • C04B2235/3839Refractory metal carbides
    • C04B2235/3843Titanium carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3856Carbonitrides, e.g. titanium carbonitride, zirconium carbonitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3886Refractory metal nitrides, e.g. vanadium nitride, tungsten nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/404Refractory metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422Carbon
    • C04B2235/425Graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9669Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
    • C04B2235/9676Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts against molten metals such as steel or aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/12Shells or casings; Supports therefor
    • F27B1/14Arrangements of linings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/12Working chambers or casings; Supports therefor
    • F27B3/14Arrangements of linings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003Linings or walls
    • F27D1/0006Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0043Floors, hearths

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

1. W eglowy materia l ogniotrwa ly zawieraj acy tlenek glinowy i metaliczny krzem, znamienny tym, ze zawiera 50 do 85% wagowych w egla, 5 do 15% wagowych tlenku glinowego, 5 do 15% wa- gowych metalicznego krzemu, oraz 5 do 20% wagowych jednego, dwóch lub wi ecej zsumowanych materia lów wybranych spo sród metalicznego tytanu, w eglika tytanu, azotku tytanu oraz w eglikoazotku tytanu TiC x N y , gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1. PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 351820 (11) 196613
(13) B1
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 30.03.2001 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 30.03.2001, PCT/JP01/02704 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 11.10.2001, WO01/74738 PCT Gazette nr 41/00 (51) Int.Cl. C04B 35/52 (2006.01)
Węglowy materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego
(30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: NIPPON STEEL CORPORATION,Tokio,JP NIPPON ELECTRODE COMPANY LTD., Shizuoka,JP
30.03.2000,JP,2000-95133 (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórca(y) wynalazku: Akio Ishii,Chiba,JP Hitoshi Nakamura,Chiba,JP
16.06.2003 BUP 12/03 Michio Nitta,Chiba,JP
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: Tsutomu Wakasa,Shizuoka,JP Hirofumi Mikami,Shizuoka,JP Yoshiyuki Yamagami,Shizuoka,JP
31.01.2008 WUP 01/08 (74) Pełnomocnik: Orlińska Dorota, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.
(57) 1. Węglowy materiał ogniotrwały zawierający tlenek glinowy i metaliczny krzem, znamienny tym, że zawiera 50 do 85% wagowych węgla, 5 do 15% wagowych tlenku glinowego, 5 do 15% wagowych metalicznego krzemu, oraz 5 do 20% wagowych jednego, dwóch lub więcej zsumowanych materiałów wybranych spośród metalicznego tytanu, węglika tytanu, azotku tytanu oraz węglikoazotku tytanu TiCxNy, gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1.
PL 196 613 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy węglowego materiału ogniotrwałego nadającego się do stosowania w warunkach atmosfery nieutleniającej jako materiał wyściełający na wewnętrzne obudowy bocznych ścian oraz obszaru dennego gara wielkiego pieca oraz sposobu wytwarzania takiego materiału ogniotrwałego.
Obecnie piece hutnicze pracujące w atmosferze nieutleniającej, w tym także wielkie piece hutnicze, zostały pokryte łuską wyściełającą i pracują teraz w znacznie ostrzejszych warunkach. Z powodu tendencji do stosowania operacji wysokociśnieniowej, operacji Wstrzykiwania Pyłu Węglowego i tym podobnych, znacznie nasiliły się czynniki niszczące wykładzinowe materiały ogniotrwałe. Aby zapobiegać tym zniszczeniom, pożądane jest wyhamowanie początku tych oddziaływań i osiągnięcie dłuższego czasu życia. Czas życia wielkiego pieca hutniczego zależy od trwałości materiału wykładzinowego stosowanego na wewnętrzne obudowy bocznych ścian oraz dna gara wielkiego pieca. Jako materiał wykładzinowy nakładany na część bocznych ścian i w obszarze dennym gara wielkiego pieca popularnie stosuje się węglowe materiały ogniotrwałe. Innymi słowy, poprawienie trwałości węglowych materiałów ogniotrwałych stosowanych jako materiał wykładzinowy ma decydujący wpływ na czas życia wielkiego pieca hutniczego.
Ogólnie, węglowe materiały ogniotrwałe wytwarza się przez dodanie organicznych spoiw, takich jak pak węglowy, żywica fenolowa, itp. do agregatu (kruszywa) węgla, takiego jak kalcynowany antracyt, sztuczny grafit i naturalny grafit. Następnie tak uzyskaną mieszaninę zagniata się, formuje przez wyciskanie lub prasowanie tłoczne, po czym spieka w wypełnieniu z miału koksowego (koksik). W porównaniu z cegłą ogniotrwałą (cegłą szamotową) węglowe materiały ogniotrwałe posiadają słaby punkt, a mianowicie ulegają one rozpuszczaniu w stopionym żelazie. Pomimo tego, to właśnie węglowe materiały ogniotrwałe są przede wszystkim stosowane jako materiał wykładzinowy w garze wielkiego pieca hutniczego. Dzieje się tak, ponieważ węglowe materiały ogniotrwałe posiadają wysoką przewodność cieplną i doskonałą odporność na działanie żużla.
Obecnie dobrze wiadomo, że przyczynami uszkodzeń węglowych materiałów ogniotrwałych w wielkim piecu hutniczym są rozpuszczanie nawęglenia w stopionym żelazie, rozpad strukturalny spowodowany penetracją stopionego żelaza do porów, tworzenie się pęknięć spowodowanych powyższą penetracją oraz reakcją z alkaliami i oparami cynku, tworzenie się pęknięć wywołanych naprężeniami cieplnymi oraz ścieranie spowodowane przez przepływ stopionego żelaza.
W celu poprawienia trwał o ś ci wę glowych materiał ów ogniotrwał ych zaproponowano szereg rozwiązań dotyczących składu węglowych materiałów ogniotrwałych, sposobów ich wytwarzania, sposobów zastosowania, itp. które aktualnie wykorzystują niniejszą technologię. Na przykład, ostatnio obecny twórca ujawnił w publikacji japońskiego opisu patentowego Sho-56-18559 węglowy materiał ogniotrwały dla wielkiego pieca, w którym tlenki metali, takie jak α-tlenek glinu, cyrkon oraz tlenek magnezu, miesza się razem z głównym surowcem, jaki stanowi agregat (kruszywo) węgla, w celu zmniejszenia prędkości rozpuszczania nawęglenia w stopionym żelazie.
Obecny twórca ujawnił również w publikacji japońskiego opisu patentowego Sho-58-43350 sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego dla wielkiego pieca, w którym cząstki metalicznego krzemu miesza się razem z głównym surowcem, jaki stanowi agregat (kruszywo) węgla, w celu wytworzenia związków krzemu typu wisker (kryształ włoskowy) w porach węglowego materiału ogniotrwałego podczas procesu spiekania, tak że ilość porów o średnicy 1 μm lub większych, do których może wnikać stopione żelazo, zostanie zmniejszona. W wyniku tego, zredukowane zostają penetracja stopionego żelaza oraz infiltracja reaktywnych gazów do węglowych materiałów ogniotrwałych.
Japoński opis wyłożeniowy Hei-7-172907 ujawnia materiał ogniotrwały zawierający węgiel o poprawionej odporności na utlenianie oraz odporności na korozję, który jest wytwarzany przez dodawanie sproszkowanego węglika tytanu do mieszaniny materiału węglowego i tlenku glinu. Taki materiał ogniotrwały zawierający węgiel tworzy związki o układzie Al2O3/TiO2 po reakcji utleniania w wysokiej temperaturze, w wyniku czego jego struktura staje się bardziej gęsta.
Japoński opis patentowy 2747734 ujawnia materiał ogniotrwały zawierający węgiel o wysokiej odporności na korozję oraz odporności na utlenianie, który zawiera materiał węglikowy, na przykład węglik tytanu, jako przeciwutleniacz stosowany jako dodatek do węgla oraz ogniotrwałych materiałów tlenkowych.
PL 196 613 B1
Ponadto, niniejszy twórca ujawnił również w japońskim opisie wyłożeniowym Hei-8-81706 sposób wytwarzania na dużą skalę węglowego materiału ogniotrwałego dla wielkiego pieca hutniczego, który to materiał ma wysoką przewodność cieplną, właściwość niewielkiego rozpuszczania nawęglenia oraz pory o małych rozmiarach. W tym japońskim opisie wyłożeniowym jako główny surowiec na węglowe materiały ogniotrwałe wybiera się sztuczny grafit oraz grafit naturalny, które posiadają wysoką przewodność cieplną, w celu zwiększenia przewodności cieplnej wytwarzanego produktu.
Przy takiej różnorodności opisanych powyżej środków zaradczych, udało się poprawić trwałość węglowych materiałów ogniotrwałych. Jednakże zmniejszenie prędkości rozpuszczania nawęglania w węglowych materiałach ogniotrwałych przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej przewodności cieplnej oraz odporności na działanie żużla pozostaje ciągle jeszcze ograniczona tak długo, jak długo jako główny surowiec stosuje się agregat (kruszywo) węgla.
Jak opisano w publikacji japońskiego opisu patentowego Sho-56-18559, dodatek tlenków metali, takich jak α-tlenek glinu, jest w sposób widoczny skuteczny tylko pod względem redukcji prędkości rozpuszczania nawęglenia. Mianowicie możliwe jest radykalne zmniejszenie prędkości rozpuszczania nawęglenia przez dodanie dużej ilości tlenków metali. Jednakże przy wyższych zawartościach tlenków metali znacznie zmniejszają się odporność na działanie żużla oraz przewodność cieplna tych materiałów ogniotrwałych.
Ponadto własności materiału ogniotrwałego opisanego w wyłożeniowym japońskim opisie patentowym Hei-7-172907 są niewystarczające z punktu widzenia zdolności zwilżania przez stopione żelazo po utlenianiu w wysokiej temperaturze, ponieważ ten materiał ogniotrwały nie zawiera ani metalicznego tytanu, ani węgliku tytanu, ani azotku tytanu. I stąd, taki materiał ogniotrwały nie posiada tak doskonałej własności odporności na korozję. W dodatku, materiał ogniotrwały opisany w japońskim opisie patentowym 2747734 zawiera węgiel w ilości 30% wagowych lub większej. Ponadto ten opis patentowy nie zawiera żadnego ujawnienia na temat tego, że węglik tytanu może poprawiać zdolność zwilżania przez stopione żelazo. A zatem, materiał ogniotrwały według tego ujawnienia oparty jest na zupełnie innej koncepcji technicznej niż materiał ogniotrwały według niniejszego wynalazku.
Ponadto, jednym ze specyficznych problemów technicznych dotyczących materiałów ogniotrwałych zastosowanych jako wykładziny w dolnej części gara wielkiego pieca jest ścieranie tych wykładzin z węglowego materiału ogniotrwałego spowodowane przepływem stopionego żelaza w gąskach. Innymi słowy, proces wyładowywania żelaza powoduje przepływ cyrkulacyjny stopionego żelaza w gąskach tuż przy dnie wielkiego pieca. Wiadomo, że węglowe materiały ogniotrwałe w obszarach znajdujących się wzdłuż tego przepływu cyrkulacyjnego są w dużym stopniu ścierane, zwłaszcza w porównaniu z innymi obszarami pieca. Ponieważ węglowe materiały ogniotrwałe, a w szczególności te, które zawierają jako główny surowiec agregaty (kruszywo) węgla, nie są podatne na zwilżanie przez stopione żelazo w gąskach, to jedynie z wielkim trudem mogą one generować na swojej powierzchni warstwę ochronną. Dlatego też, ciągle świeża powierzchnia narażona jest na nieustanny kontakt ze stopionym żelazem w gąskach. W ten sposób wykładziny z węglowych materiałów ogniotrwałych są stopniowo ścierane przez przepływające stopione żelazo w gąskach.
W celu zapobieżenia takiemu ścieraniu wykładzin z węglowych materiałów ogniotrwałych przez ten cyrkulacyjny przepływ stopionego żelaza, opracowano następujące propozycje technicznych rozwiązań tego problemu. Japoński opis wyłożeniowy Hei-10-298623 proponuje strukturę dolnych obszarów wielkiego pieca oraz sposób prowadzenia procesów w wielkim piecu, w których wielki piec wyposażony jest w otwory spustowe na różnych wysokościach, a mianowicie górny i dolny otwór spustowy. Monitorując rozkład temperatur w materiale wykładzinowym w dolnym obszarze pieca, kontroluje się operacje przy zaworach przy górnym i dolnym otworze spustowym w celu wymuszenia wypłynięcia masywu kotwiącego tworzącego się na dnie wielkiego pieca, a następnie można wyeliminować taki niekorzystny przepływ cyrkulacyjny poprzez pozwolenie na ruch stopionego żelaza w gąskach na całej powierzchni dna wielkiego pieca.
Inny japoński opis wyłożeniowy Hei-9-41009 proponuje sposób zapobiegania bezpośredniemu kontaktowaniu się węglowego materiału ogniotrwałego ze stopionym żelazem w gąskach poprzez załadowanie źródła TiO2 do wielkiego pieca i w rezultacie wytrącenie na dnie pieca warstwy ochronnej zawierającej związek Ti o wysokiej temperaturze topnienia. Jednakże taka warstwa ochronna o wysokiej temperaturze topnienia nie może być zamocowana na dnie wielkiego pieca, ponieważ taka warstwa ochronna o wysokiej temperaturze topnienia oraz węglowy materiał ogniotrwały nie mogą reagować ze sobą nawzajem, nie są one nigdy nawzajem sobą zwilżone ani nie mogą być ze sobą związane. A zatem, zaproponowany sposób nie może zapobiegać zmywaniu się tej warstwy ochronnej.
PL 196 613 B1
Jak już wspominano powyżej, trwałość węglowego materiału ogniotrwałego można poprawić poprzez zmniejszenie prędkości rozpuszczania się nawęglenia i poprzez zezwolenie na zwilżanie materiału ogniotrwałego przez stopione żelazo w gąskach. Jednakże według tradycyjnych sposobów, nie można zmniejszyć prędkości rozpuszczania się nawęglenia przy jednoczesnym zachowaniu przewodności cieplnej i odporności na działanie żużla. Ponadto, dotychczas nie ujawniono jeszcze żadnych węglowych materiałów ogniotrwałych, które ulegałyby zwilżaniu przez stopione żelazo w gąskach.
Wynalazek niniejszy opracowano w celu rozwiązania problemów opisanych w przedstawionym powyżej najbliższym stanie techniki. Celem tego wynalazku jest dostarczenie węglowego materiału ogniotrwałego o zmniejszonej prędkości rozpuszczania się nawęglenia przy jednoczesnym uzyskaniu zdolności do zwilżania przez stopione żelazo, w szczególności stopione żelazo w gąskach, przy jednoczesnym zachowaniu przez węglowy materiał ogniotrwały przewodności cieplnej oraz odporności na działanie żużla, oraz dostarczenie sposobu wytwarzania takiego węglowego materiału ogniotrwałego.
Ujawnienie wynalazku
Twórcy prowadzili badania dla osiągnięcia powyższych celów poprzez dodawanie różnych związków do tradycyjnych węglowych materiałów ogniotrwałych w celu zmniejszenia prędkości rozpuszczania się nawęglenia poprzez nadanie tym węglowym materiałom ogniotrwałym zdolności do zwilżania ich przez stopione żelazo w gąskach. W ten sposób opracowano niniejszy wynalazek, którego istotę opisano poniżej.
Przedmiotem wynalazku jest węglowy materiał ogniotrwały zawierający tlenek glinowy i metaliczny krzem, charakteryzujący się tym, że zawiera 50 do 85% wagowych węgla, 5 do 15% wagowych tlenku glinowego, 5 do 15% wagowych metalicznego krzemu, oraz 5 do 20% wagowych jednego, dwóch lub więcej zsumowanych materiałów wybranych spośród metalicznego tytanu, węglika tytanu, azotku tytanu oraz węglikoazotku tytanu TiCxNy, gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1.
Korzystnie dla węglowego materiału ogniotrwałego stosunek intensywności piku dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego uzyskanego dla powierzchni czołowej (200) wykonanej z Ti3O5 do intensywności piku uzyskanego dla powierzchni czołowej (111) wykonanej z węglika tytanu wynosi 1% lub mniej.
Korzystnie część całkowitej ilości tlenku glinu jest zastąpiona przez jeden, dwa lub więcej materiałów wybranych spośród cyrkonu, tlenku magnezu, mullitu, spinelu i krzemionki.
Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego poprzez zmieszanie surowców z organicznymi spoiwami i następnie zagniatanie, formowanie i spiekanie uzyskanej mieszaniny w nieutleniającej atmosferze, charakteryzujący się tym, że miesza się 50 do 85% wagowych głównego surowca, czyli materiałów węglowych, które stanowią kalcynowany antracyt, kalcynowany koks, naturalny grafit, sztuczny grafit lub ich mieszaninę, z 5 do 15% wagowych sproszkowanego tlenku glinu, 5 do 15% wagowych sproszkowanego metalicznego krzemu oraz 5 do 20% wagowych jednego, dwóch lub więcej zsumowanych materiałów wybranych spośród metalicznego tytanu, węglika tytanu, azotku tytanu oraz węglikoazotku tytanu TiCxNy, gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1, do uzyskanej mieszaniny dodaje się organiczne spoiwo, po czym mieszaninę zagniata się, formuje i spieka w nieutleniającej atmosferze w temperaturze 1250°C.
Korzystnie część całkowitej ilości tlenku glinu zastępuje się przez jeden, dwa lub więcej materiałów wybranych spośród cyrkonu, tlenku magnezu, mullitu, spinelu i krzemionki.
Zawartość tlenku glinu lub sproszkowanego tlenku glinu korzystnie wynosi 5 do 15% wagowych (w opisie tym „% zawsze będzie oznaczał „% wagowe), ponieważ gdyby zawartość ta była mniejsza niż 5% wagowych, to odporność na działanie stopionego żelaza byłaby zbyt słaba, a gdyby zawartość ta była wyższa niż 15% wagowych, to odporność na działanie żużla oraz przewodność cieplna byłyby zbytnio zredukowane. Taki sam efekt można uzyskać jeśli węglowy materiał ogniotrwały będzie zawierał cząstki ogniotrwałych tlenków metali takich jak cyrkon, tlenek magnezu, mullit, spinel i krzemionka, zamiast tlenku glinu, tak jak to opisano we wcześniej zgłoszonym japońskim opisie wyłożeniowym
Sho-56-18559. Rozmiar cząstek sproszkowanego tlenku glinu stosowanego jako surowiec (materiał wyjściowy) korzystnie wynosi 74 μm lub mniej, ponieważ jeśli cząstki te są większe to gwałtownie postępuje miejscowa korozja stopionego żelaza. Z drugiej jednak strony, rozmiar cząstek sproszkowanego tlenku glinu korzystnie wynosi 1 μm lub więcej w celu zabezpieczenia ścieżki wylotowej dla gazów wytwarzających się podczas spiekania.
Zawartość metalicznego krzemu lub sproszkowanego metalicznego krzemu korzystnie wynosi 5 do 15% wagowych, ponieważ przy zawartości poniżej 5% wagowych działanie powodujące podział na części porów przez metaliczny krzem jest niewystarczające, podczas gdy przy zawartości metalicznePL 196 613 B1 go krzemu przewyższającej 15% wagowych tworzą się niekorzystne pozostałości niewykorzystanego metalicznego krzemu. Rozmiar cząstek sproszkowanego metalicznego krzemu stosowanego jako surowiec (materiał wyjściowy) korzystnie wynosi 74 μm lub mniej w celu zapobieżenia tworzeniu się pozostałości nieprzereagowanego metalicznego krzemu. Rozmiar cząstek metalicznego krzemu korzystnie wynosi 1 μm lub więcej w celu zapewnienia ścieżki wylotowej dla gazów powstających podczas procesu spiekania.
Jako organiczne spoiwo (środek wiążący) stosuje się pak węglowy oraz żywicę fenolową np. w ilościach znanych ze stanu techniki tj. 7,2 części żywicy fenolowej na 8,8 części paku węglowego. Komponuje się mieszaninę wymienionych materiałów i stosuje się ją w takiej ilości, że zawartość spoiwa w uzyskanej mieszaninie wynosi 16% wagowych w przeliczeniu na całkowitą masę.
Wpływ zawartości tlenku glinu oraz metalicznego krzemu, lub też sproszkowanego tlenku glinu i sproszkowanego metalicznego krzemu jest od dawna znany. Cechą odróżniającą niniejszy wynalazek jest dodatek węglika tytanu lub innych związków tytanu lub sproszkowanego węglika tytanu lub sproszkowanych innych związków tytanu w ilości 5 do 20% wagowych do materiału ogniotrwałego razem z tlenkiem glinu, metalicznym krzemem lub z ich proszkami. A zatem, zawartość metalicznego tytanu lub wyżej wymienionych związków tytanu korzystnie wynosi 5 do 20% wagowych, ponieważ przy zawartości poniżej 5% wagowych wpływ tych związków na odporność na działanie stopionego żelaza jest niewystarczający, podczas gdy przy zawartości powyżej 20% wpływ tych związków na odporność na działanie stopionego żelaza pozostaje praktycznie na tym samym poziomie. Ponadto, gdy zawartość ta przekracza 20%, pojawiają się trudności z mechanicznym przetwarzaniem co wpływa na powstawanie niekorzystnie wysokich kosztów całego procesu. Twórcy niniejszego wynalazku badali wpływ wielkości cząstek sproszkowanego węglika tytanu. Stwierdzono, że mniejsze rozmiary cząstek są bardziej zalecane, i że korzystnie rozmiary cząstek powinny wynosić nawet poniżej 10 μm, chociaż wprawdzie ciągle skutecznie jeszcze można realizować sposób według wynalazku przy zastosowaniu cząstek o rozmiarach mniejszych niż 35 μm. Gdy rozmiary cząstek wynoszą około 2 μm, można ciągle jeszcze uzyskiwać zadowalające wyniki nawet gdy zawartość węglika tytanu wynosi około 5% wagowych.
Taki sam rezultat uzyskano, gdy zamiast sproszkowanego węglika tytanu zastosowano sproszkowany metaliczny tytan, sproszkowany azotek tytanu lub węglikoazotek tytanu (TiCxNy, gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1). Stwierdzono, że taki sam efekt uzyskano, gdy mieszaninę dwóch lub więcej spośród metalicznego tytanu i wyżej wymienionych związków tytanu zastosowano w dowolnej proporcji przy zawartości 5 do 20% wagowych.
Jednakże stwierdzono, że dodatek węglików, azotków lub węglikoazotków metali wybranych tradycyjnie spośród stosowanej grupy Ti do znanych materiałów ogniotrwałych jak to ujawniono w japońskim opisie wyłożeniowym Sho-52-141403 w celu utworzenia warstwy ochronnej zwanej „wilk tytanowy (czyli skrzep tytanowy w piecu hutniczym) na całej powierzchni wewnętrznej dolnej części pieca hutniczego, jak również dodatek związku tytanu zastosowany w japońskim opisie wyłożeniowym Sho-53-7709, gdzie „wilk tytanowy w piecu tworzy się w sąsiedztwie powierzchni materiału ogniotrwałego poprzez dodanie jednego lub więcej metali takich jak Ti oraz Zr, lub stopów, lub tlenków, azotków lub węglików tych metali do surowców (materiałów wyjściowych) na węglowy materiał ogniotrwały w celu zmniejszenia prędkości korozji tego materiału ogniotrwałego, w znaczny sposób pogorszyły odporność na korozję spowodowaną oddziaływaniem stopionego żelaza w gąskach przy niskiej zawartości Ti, lub powodowały znaczne ścieranie wywołane przepływem stopionego żelaza w gąskach. Przyczyny takiego zjawiska mogą być następujące. Jak wykazano za pomocą wyników analizy reagentów TiC przedstawionych na Fig. 1, przy zastosowaniu aparatu do dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego RAD-rR (Cu-ka 50 kV/100 mA) wyprodukowanego przez Rigaku Corporation, zanieczyszczenia są obecne w reagencie TiC przy 2,7% proporcji intensywności piku dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego dla powierzchni (200) wykonanej z Ti3O5 porównywanej z intensywnością dla powierzchni (111) wykonanej z TiC. A zatem tlen z Ti3O5 reaguje z węglem zawartym w materiale ogniotrwałym tworząc mikropory, tak że „wilk tytanowy, który powinien działać jako warstwa ochronna opisany w japońskim opisie wyłożeniowym Sho-52-141403 nie tworzy się w sposób ciągły na całej powierzchni wewnętrznej dolnej części pieca. I dlatego, warstwa ochronna o wysokiej temperaturze topnienia, która powinna ściśle pokrywać całą powierzchnię materiału ogniotrwałego według wynalazku, nie może w sposób satysfakcjonujący tworzyć się poprzez generowanie mikroporów w materiale ogniotrwałym, chociaż „wilk tytanowy tworzy się w sąsiedztwie powierzchni materiału ogniotrwałego jak to opisano w japońskim opisie wyłożeniowym Sho-53-7709. I dlatego, jak pokazano na Fig. 2, re6
PL 196 613 B1 zultat wynalazku nie może być osiągnięty dopóki zawartość Ti3O5 w węgliku tytanu jest niższa niż 1% proporcji intensywności piku dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego.
Węglowe materiały ogniotrwałe są zużywane podczas ich bezpośredniego kontaktowania się ze stopionym żelazem, zwłaszcza stopionym żelazem w gąskach, ponieważ agregaty węgla rozpuszczają się w nim w wyniku reakcji nawęglania żelaza. Gdy węglowe materiały ogniotrwałe zawierają wcześniej wymieniony tlenek glinu lub inne tlenki metali, to pozostają one na powierzchni tych węglowych materiałów ogniotrwałych nawet po rozpuszczeniu się agregatów węgla i pozostają one pomiędzy węglowymi materiałami ogniotrwałymi a stopionym żelazem działając w celu zapobieżenia kontaktowaniu się węglowych materiałów ogniotrwałych ze stopionym żelazem w gąskach, oraz redukują one prędkość zużywania się węglowych materiałów ogniotrwałych.
Jednakże jeśli węglowe materiały ogniotrwałe zawierają zbyt duże ilości tlenku glinu, to warstwa tlenku glinu pozostałego po rozpuszczeniu się agregatów węgla pokrywa całą powierzchnię węglowych materiałów ogniotrwałych, co zwiększa prędkość rozpuszczania na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem a żużlem. Wymagane jest, aby zawartość tlenku glinu znajdowała się w odpowiednim zakresie w celu zrównoważenia prędkości rozpuszczania w stopionym żelazie i odporności na działanie żużla.
Tymczasem dodatki stosowane w tym sposobie według wynalazku do spiekanych materiałów ogniotrwałych, a mianowicie metaliczny tytan, węglik tytanu, azotek tytanu oraz związki pośrednie, węglikoazotek tytanu, nie rozpuszczają się w stopionym żelazie, a zwłaszcza w stopionym żelazie w gąskach, ani w żużlu, ani na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem a żużlem, jeśli są one stosowane w atmosferze nieutleniającej. Dlatego też, odporność na działanie stopionego żelaza i żużla z węglowych materiałów ogniotrwałych można poprawić jeśli związki te zostaną dodane do węglowych materiałów ogniotrwałych. Ponieważ metaliczny tytan oraz wymienione związki tytanu są surowcami bardzo kosztownymi, nie opłaca się z punku widzenia rachunku ekonomicznego dodawanie ich w ilościach wystarczających na pokrycie całej powierzchni węglowych materiałów ogniotrwałych za pomocą pozostałości warstwy związków tytanu po rozpuszczeniu się agregatu węglowego. W celu uniknięcia tego wyżej wymienionego problemu, węglowe materiały ogniotrwałe zawierają tlenek glinu w ilości mieszczącej się w zakresie, który nie powoduje pogorszenia odporności na działanie żużla tych węglowych materiałów ogniotrwałych, przy czym zawierają one metaliczny tytan lub związki tytanu jedynie w ilości uzupełniającej, jaka wystarcza aby dostatecznie pokryć całą powierzchnię węglowego materiału ogniotrwałego, która nie może zostać wystarczająco zaopatrzona w warstwę tlenku glinu po rozpuszczeniu się agregatu węgla. W ten sposób, cała powierzchnia węglowego materiału ogniotrwałego może zostać pokryta przez warstwę tlenku glinu lub warstwę związków tytanu. W ten sposób zużycie węglowego materiału ogniotrwałego spowodowane jego rozpuszczaniem w stopionym żelazie w gąskach jest ograniczone, bez wywoływania pogorszenia się ich odporności na działanie żużla.
Reagent węglik tytanu do ogólnego stosowania nie może tworzyć warstwy ochronnej o wysokiej temperaturze topnienia, która przylegałaby do całej powierzchni materiału ogniotrwałego, ponieważ małe ilości tlenków zawarte w reagencie węgliku tytanu jak już uprzednio wspomniano reagują z węglem w materiale ogniotrwałym tworząc przede wszystkim mikropory na powierzchni warstwy materiału ogniotrwałego. Dlatego też, intensywność piku dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego na powierzchni (200) Ti3O5 powinna być mniejsza niż 1% wobec intensywności uzyskanej dla powierzchni (111) wykonanej z węglika tytanu. Ponadto, intensywność ta jest korzystnie poniżej 5%. Dolna granica proporcji intensywności piku dla Ti3O5 nie jest w jakiś szczególny sposób określona w sposobie według wynalazku. Bardziej korzystne są mniejsze wartości proporcji intensywności pików. Najkorzystniejszym jest stan, w którym nie obserwuje się żadnej intensywności piku (proporcja intensywności piku dlaTi3O5 = 0). Obserwuje się, że warstwa ochronna o wysokiej temperaturze topnienia, w której rozpuszczają się małe ilości Ti, przylega do całej powierzchni węglowych materiałów ogniotrwałych według wynalazku. Przekrój poprzeczny granicy faz warstwy ochronnej według wynalazku obserwowano za pomocą aparatu analitycznego CMA (JXA-8900 wyprodukowanego przez JEOL Ltd.). Wyniki przedstawiono na Fig. 3. Pokazano warstwę ochronną o wysokiej temperaturze topnienia, która tworzy się na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a powierzchnią węglowego materiału ogniotrwałego.
Ponadto związki tytanu mają zdolność zwilżalności za pomocą żelaza tworząc stały roztwór Fe-Ti, a w szczególności mają one właściwość doskonałej zwilżalności za pomocą stopionego żelaza w gąskach zawierającego tytan. Dlatego też, poprzez dodanie do węglowego materiału ogniotrwałego węglików, azotków lub węglikoazotków związków tytanu, tworzy się warstwę ochronną o wysokiej
PL 196 613 B1 temperaturze topnienia w dolnej części wielkiego pieca, która będzie łatwo wiązana z takim węglowym materiałem ogniotrwałym. W konsekwencji, warstwa ochronna o wysokiej temperaturze topnienia może zostać zamocowana w części dolnej wielkiego pieca poprzez zastosowanie węglowego materiału ogniotrwałego zawierającego związki tytanu, a w szczególności zastosowanego jako materiał wykładzinowy na wewnętrzne obudowy dolnej części wielkiego pieca. W ten sposób można skutecznie uniknąć bezpośredniego kontaktu pomiędzy poruszającym się stopionym żelazem w gąskach a węglowym materiałem ogniotrwałym, w celu zapobieżenia ścieraniu węglowego materiału ogniotrwałego wywołanego przez przepływ stopionego żelaza w gąskach.
Co bardzo istotne, aby utrzymać wystarczającą przewodność cieplną węglowe materiały ogniotrwałe powinny zawierać węgiel lub surowiec węglowy w ilości 50% wagowych lub większej. Przy zawartości węgla lub surowca węglowego przewyższającej 85% wagowych, średnica porów jest większa i pogarsza się odporność na dział anie stopionego żelaza w gą skach. Dlatego też , zawartość wę gla powinna być mniejsza niż 85% wagowych.
Materiał ogniotrwały określony w pierwszym zastrzeżeniu według wynalazku można wytwarzać na drodze spiekania ogniotrwałego surowca opisanego w zastrzeżeniu czwartym według wynalazku w atmosferze nieutleniającej. Jako atmosferę nieutleniającą stosuje się nieaktywną atmosferę w miale koksowym (koksik), pojemnik próżniowy lub N2 lub Ar.
Węglowy materiał ogniotrwały według wynalazku jest tutaj opisany głównie do zastosowania w dolnej części wielkiego pieca. Jednakże węglowy materiał ogniotrwały według wynalazku może być także wykorzystywany bez jakiegoś szczególnego ograniczania jego zastosowań, i tak może on być stosowany w innych obszarach w atmosferze nieutleniającej, takich jak na przykład w piecu elektrycznym dla stopów żelaza oraz w żeliwiaku. Dzięki węglowemu materiałowi ogniotrwałemu według wynalazku można uzykać nieomal doskonałą odporność na korozję oraz odporność na ścieranie, a to dzięki jego zdolności do wspaniałej zwilżalności przez stopione żelazo.
Krótki opis rysunków
Figura 1 przedstawia wykres wyników analizy tradycyjnego reagenta TiC, przy zastosowaniu aparatu dyfrakcji rentgenowskiej.
Figura 2 przedstawia wykres wyników analizy reagenta według wynalazku TiC, przy zastosowaniu aparatu dyfrakcji rentgenowskiej.
Figura 3 przedstawia fotografię ilustrującą wyniki zaobserwowane w przekroju poprzecznym na granicy faz warstwy ochronnej według wynalazku, przy zastosowaniu aparatu analitycznego CMA.
Przykłady wykonania wynalazku
Poniższy tekst stanowi wyjaśnienie kilku przykładów wykonania sposobu według wynalazku.
P r z y k ł a d 1. Wpływ zawartości węglika tytanu
Zgodnie z danymi dotyczącymi składów jakościowych i ilościowych przedstawionymi w Tabeli 1 oraz zgodnie z niżej opisanymi procedurami, przygotowano Próbkę 1-1 weglowego materiału ogniotrwałego, która zawiera węglik tytanu oraz Próbki 1-2 do 1-5, które nie zawierają węglika tytanu. Zastosowany w tym przykładzie węglik tytanu wykazał proporcję intensywności piku dyfrakcji rentgenowskiej taką jak przedstawiono na Fig. 2. Próbki spiekano w miale koksowym (w koksiku). Nastepnie Próbki 1-1 do 1-5 węglowych materiałów ogniotrwałych zanurzano i obracano w stopie, który zawierał stopione żelazo w gąskach oraz żużel, który unosił się na powierzchni żelaza w gąskach, w wielkim piecu, w temperaturze 1550°C przez jedną godzinę. Następnie próbki odzyskano w celu zbadania stopnia korozji w części zanurzanej w stopionym żelazie w gąskach oraz na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a żużlem. Zmierzono również przewodność cieplną próbek.
W przykł adzie tym, rozmiary formy uż ywanej do formowania próbek wę glowego materiał u ogniotrwałego wynosiły 600 x 600 x 2500 mm, podczas gdy rozmiar próbki zanurzanej w stopionym żelazie w gąskach wynosił 30 Φ x 120 mm. Aparat testujący zastosowany do pomiaru odporności na korozję był wyposażony w piec grzewczy wysokiej częstotliwości w naczyniu pracującym pod zmniejszonym ciśnieniem. Zmierzono średnice próbek przed oraz po próbie na korozję. Stopień korozji szacowano za pomocą następującego wzoru:
Stopień korozji (%) = [(średnica przed próbą na korozję)2 - (średnica po próbie na korozję)2] / (średnica przed próbą na korozję)2 x 100
Następnie określano przewodność cieplną stosując metodę ustalonego przenikania ciepła (pomiar bezwzględny). Wyniki przedstawiono w Tabeli 1.
PL 196 613 B1
Próbka 1-1
Dodano 11 części sproszkowanego tlenku glinu o średnicy cząstek 2 do 3 μm oraz 6 części sproszkowanego metalicznego krzemu o średnicy cząstek 2 do 3 μm do surowca węglowego składającego się z 37 części kalcynowanego antracytu oraz 34 części sztucznego grafitu. Następnie dodano 12 części sproszkowanego węglika tytanu o średnicy cząstek 7 μm otrzymując surowy materiał w sumie zawierający 100 części wagowych. Skomponowano spoiwo z żywicy fenolowej oraz paku węglowego i dodano je do surowego materiału, tak że zawartość spoiwa w uzyskanej mieszaninie wynosiła 16% wagowych w przeliczeniu na całkowitą masę. Następnie uzyskaną mieszaninę zagniatano i formowano przez prasowanie tłoczne pod ciśnieniem 20 MPa. Uformowany próbkę wstawiono w wypełnienie z miału koksowego i spiekano w nieutleniającej atmosferze w temperaturze 1250°C otrzymując węglowy materiał ogniotrwały.
Próbka 1-2
Dodano 8 części sproszkowanego tlenku glinu o średnicy cząstek 2 do 3 μm oraz 6 części metalicznego krzemu o średnicy cząstek poniżej 74 μm do surowca węglowego składającego się z 47 części kalcynowanego antracytu oraz 39 części sztucznego grafitu, jak przedstawiono w Tabeli 1, otrzymując surowy materiał w sumie zawierający 100 części wagowych. Skomponowano spoiwo z żywicy fenolowej oraz paku węglowego i dodano je do surowego materiału, tak że zawartość spoiwa w uzyskanej mieszaninie wynosiła 16% wagowych w przeliczeniu na całkowitą masę, zgodnie z procedurami opisanymi dla Próbki 1-1. Następnie uzyskaną mieszaninę zagniatano i formowano przez prasowanie tłoczne pod ciśnieniem 20 MPa. Uformowaną próbkę wstawiono w wypełnienie z miału koksowego i spiekano w nieutleniającej atmosferze w temperaturze 1250°C otrzymując węglowy materiał ogniotrwały.
Próbka 1-3
Dodano 12 części tlenku glinu o średnicy cząstek 2 do 3 um do surowca węglowego składającego się z 45 części kalcynowanego antracytu oraz 37 części sztucznego grafitu. Ilości pozostałych składników i procedury postępowania były takie same jak opisane dla Próbki 1-2, otrzymując węglowy materiał ogniotrwały.
Próbka 1-4
Jak to przedstawiono w Tabeli 1, Próbkę 1-4 przygotowano w sposób następujący: dodano 19 części sproszkowanego tlenku glinu o średnicy cząstek 2 do 3 um do surowca węglowego składającego się z 40 części kalcynowanego antracytu oraz 35 części sztucznego grafitu. Ilości pozostałych składników i procedury postępowania były takie same jak opisane dla Próbki 1-2, otrzymując węglowy materiał ogniotrwały.
Próbka 1-5
Dodano 28 części sproszkowanego tlenku glinu o średnicy cząstek 2 do 3 um do surowca węglowego składającego się z 35 części kalcynowanego antracytu oraz 31 części sztucznego grafitu. Ilości pozostałych składników i procedury postępowania były takie same jak opisane dla Próbki 1-2, otrzymując węglowy materiał ogniotrwały.
T a b e l a 1
Próbka 1-1 Próbka 1-2 Próbka 1-3 Próbka 1-4 Próbka 1-5
1 2 3 4 5 6 7
Surowiec kalcynowany antracyt 37 47 45 40 35
sztuczny grafit 34 39 37 35 31
Al2O3 11 8 12 19 28
Si 6 6 6 6 6
TiC 12 - - - -
ilość części surowca bez spoiwa (100) (100) (100) (100) (100)
organiczne spoiwo 16 16 16 16 16
PL 196 613 B1 cd. tabeli
1 2 3 4 5 6 7
Wyrób spieczony (%) C 72,3 85,3 81,8 75,7 67,9
Al2O3 9,9 7,2 10,8 17,1 25,1
Si 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4
TiC 10,8 2,1 2,0 1,8 1,6
inne 1,6 - - - -
Stopień korozji (%) część zanurzana w stopionym żelazie w gąskach 7,2 31,1 15,0 6,9 3,7
granica faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a żużlem 11,6 20,1 23,3 43,3 55,5
Przewodność cieplna (W/mK) w temp. 600°C 20,3 20,9 19,1 16,0 15,0
inne: popioły w kalcynowanym antracycie
Jak wyraźnie widać na podstawie danych zamieszczonych w Tabeli 1, dla Próbki 1-3, która zawiera o 4 części wagowe tlenku glinu więcej niż Próbka 1-2 zawierająca 8 części wagowych tlenku glinu, stopień korozji dla części zanurzanej w stopionym żelazie w gąskach był o połowę mniejszy niż stopień korozji dla Próbki 1-2. Próbka 1-3 wykazała jedynie nieznaczny wzrost stopnia korozji na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a żużlem w porównaniu ze stopniem korozji uzyskanym dla Próbki 1-2.
Dla Próbki 1-4, która zawiera o 7 części wagowych tlenku glinu więcej niż Próbka 1-3 zawierająca 12 części wagowych tlenku glinu, stopień korozji dla części zanurzanej w stopionym żelazie w gąskach był o połowę mniejszy niż stopień korozji dla Próbki 1-3. Jednak ta Próbka 1-4 wykazała około dwukrotny wzrost stopnia korozji na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a żużlem w porównaniu ze stopniem korozji uzyskanym dla Próbki 1-3.
Próbka 1-5 zawiera największą wśród wszystkich próbek ilość tlenku glinu. I dla tej Próbki 1-5 stopień korozji dla części zanurzanej w stopionym żelazie w gąskach był najmniejszy, a mianowicie 3,7%, podczas gdy stopień korozji dla tej Próbki na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a żużlem był największy, i wynosił 55,5%.
W Próbce 1-1 zawartość tlenku glinu wynosi jedynie 11 części wagowych, przy jednoczesnym dodatku TiC w celu uniknięcia wzrostu zawartości tlenku glinu. Dla Próbki 1-1 stopień korozji dla części zanurzanej w stopionym żelazie w gąskach wynosił 7,2%, co jest nieomal równe stopniowi korozji uzyskanemu dla Próbki 1-4 zawierającej nieomal równą ilość agregatu węgla. Z drugiej strony, stopień korozji dla Próbki 1-1 na granicy faz pomiędzy stopionym żelazem w gąskach a żużlem wynosił 11.6%, co jest o wiele niższym wynikiem niż te uzyskane dla wszystkich Próbek 1-2 do 1-5. Wyniki te wskazują na uzyskanie bardzo dobrej odporności na działanie żużla.
Mierzono również przewodność cieplną. W Próbkach 1-3 do 1-5 przewodność cieplna malała z powodu wzrastającej zawartości tlenku glinu. W Próbce 1-1, w której zawartość tlenku glinu wynosiła jedynie 11 części wagowych przy jednoczesnym domieszaniu TiC w celu zastąpienia nim potrzebnego zwiększenia zawartości tlenku glinu, z trudem zaobserwowano nieznaczny spadek przewodności cieplnej.
P r z y k ł a d 2. Zawartość węglika tytanu
Zgodnie z danymi dotyczącymi składów jakościowych i ilościowych przedstawionymi w Tabeli 2 oraz zgodnie z procedurami opisanymi dla Przykładu 1, przygotowano Próbki 2-1 do 2-7 węglowego materiału ogniotrwałego, przy czym proporcje TiC w mieszaninie były różne i mieściły się w przedziale 0 do 11 części wagowych. Zastosowany w tym Przykładzie węglik tytanu wykazał proporcję intensywności piku dyfrakcji rentgenowskiej taką jak przedstawiono na Fig. 2. Rozmiary cząstek stosowanego tlenku glinu wynosiły 2 do 3 μm, podczas gdy rozmiary cząstek metalicznego krzemu wynosiły mniej niż 74 μm Przykładzie tym, średnica cząstek TiC wynosiła 7 um, a rozmiary formy używanej do for10
PL 196 613 B1 mowania węglowego materiału ogniotrwałego wynosiły 100 Φ x 130 mm, podczas gdy rozmiary próbki wynosiły 20 Φ x 70 mm.
Górna część Próbek 2-1 do 2-7 zabezpieczona była za pomocą rękawa z tlenku glinu, tak aby jedynie dolna część tych próbek ulegała korozji. Jako stopień korozji spowodowanej przez stopione żelazo w gąskach przyjęto stopień zmniejszenia objętości dolnych części Próbek mierzonych przed próbą i po próbie na korozję. W Przykładzie tym, objętości mierzono metodą hydrostatyczną. Jako źródło stopionego żelaza w gąskach zastosowano żelazo odlewnicze (JIS FC-15; zawartość C = 3,5%; zawartość Si = 2,9%) w ilości po 1,2 kg dla każdej próby. Próbki 2-1 do 2-7 zanurzano w stopionym żelazie odlewniczym i obracano przez jedną godzinę w atmosferze gazowego Ar przepływającego przez stopione żelazo odlewnicze z prędkością 40 ml/min. Wyniki przedstawiono w Tabeli 2.
T a b e l a 2
Próbka 2-1 Próbka 2-2 Próbka 2-3 Próbka 2-4 Próbka 2-5 Próbka 2-6 Próbka 2-7
Surowiec sztuczny grafit 76,5 72,5 37 35 37 35 31
Al2O3 12 12 12 12 12 12 12
Si 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5
TiC 0 4 6 8 9 10 11
ilość części surowca bez spoiwa (100) (100) (100) (100) (100) (100) (100)
organiczne spoiwo 16 16 16 16 16 16 16
Wyrób spieczony (%) C 78,9 75,3 73,5 71,7 70,8 69,9 69,0
Al2O3 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8
Si 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3
TiC 0 3,6 5,4 7,2 8,1 9,0 9,9
Stopień korozji (%) Zawartość (%) Ti w stopionym żelazie w gąskach 0,05 47,1 28, 9 16,9 14,5 5,8 1,8 2,2
0,16 42,5 22,6 9,0 0,4 0,0 0,4 1,3
0,46 40,2 9,8 2,7 Śladowy (wilg) Śladowy (wilg) Śladowy (wilg) Śladowy (wilg)
Jak wyraźnie widać na podstawie danych zamieszczonych w Tabeli 2, wysoką odporność na działanie korozji można uzyskać w przypadku Próbek 2-5 do 2-7, w których zawartość TiC wynosi powyżej 9% wagowych i to nawet wtedy, gdy stopione żelazo ma niską zawartość Ti. Gdy stężenie Ti w stopionym żelazie staje się wyższe, takie jak 0,46%, to próbki w sposób widoczny były zwilż ane przez stopione żelazo. Nie jest to wprawdzie wykazane w Tabeli 2, jednakże taką samą zdolność do zwilżania przez stopione żelazo uzyskano nawet dla stosunku wagowego równego 5% TiC w surowej mieszance przy rozmiarze cząstek TiC wynoszącym 2 μm.
Jak już wcześniej wspominano, w Przykładzie tym wykazano że węglowy materiał ogniotrwały według wynalazku przeznaczony dla wielkiego pieca hutniczego posiada znaczną zdolność zwilżania przez stopione żelazo zawierające tytan.
P r z y k ł a d 3. Różne rodzaje związków tytanu
Na drodze takich samych procedur jakie opisano w Przykładzie 1 oraz stosując takie same składy jakościowe i ilościowe mieszanek jak opisano w Tabeli 2 dla Próbki 2-7, przygotowano węglowe materiały ogniotrwałe, z takim jedynie wyjątkiem, że używano różne rodzaje związków Ti, takie jak metaliczny tytan, TiC, TiC0,7N0,3, TiC0,3N0,7, oraz TiN. Uzyskaną w tym przykładzie proporcję intensywności piku dyfrakcji rentgenowskiej dla powierzchni (200) wykonanej z Ti3O5 w stosunku do proporcji intensywności piku dyfrakcji rentgenowskiej dla powierzchni (111) wykonanej z węglika tytanu przedstawiono na Fig. 3. Wszystkie średnice cząstek związków tytanowych, zarówno metalicznego tytanu jak i innych związków Ti wynosiły 7 μm. Średnice cząstek tlenku glinu wynosiły 2 do 3 um, podczas gdy średnice cząstek metalicznego krzemu wynosiły 74 um lub mniej. W Przykładzie tym, rozmiary
PL 196 613 B1 formy używanej do formowania węglowego materiału ogniotrwałego wynosiły 100 Φ x 130 mm, podczas gdy rozmiary próbki wynosiły 20 Φ x 70 mm.
Stosując takie same metody jak dla Przykładu 2. (Zawartość węglika tytanu) mierzono stopień korozji spowodowanej działaniem stopionego żelaza w gąskach. Wyniki przedstawiono w Tabeli 3.
T a b e l a 3
Rodzaj związku Ti
Ti TiC TiC zwykły TiC0,7N0,3 TiC0,3N0,7 TiN 2 rodzaje A 2 rodzaje B 2 rodzaje C 3 rodzaje 4 rodzaje
Suro- wiec Sztuczny grafit 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5
Al2O3 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
Si 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5
Proporcja intensywności piku dyfrakcji rentgenowskiej 0,0% (Fig. 2) 2,7% (Fig. 3)
lość części surowca bez spoiwa (100) (100) (100) (100) (100) (100) (100) (100) (100) (100) (100)
Organiczne spoiwo 19 16 16 16 16 16 16 16 16 16 17
Wyrób spie- czony (%) C 68,4 69,0 69,0 69,0 69,0 69,0 69,0 69,0 69,0 69,0 68,7
Al2O3 10,5 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 10,7
Si 10,1 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,2
związki Ti 11,0 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 10,1
Stopień korozji (%) Zawartość (%) Ti w sto- pionym żelazie w gąskach 0,16 2,3 1,3 15,6 1,5 3,1 2,2 1,7 1,5 2,5 1,8 1,9
0,46 śla- dowy (wilg) śla- dowy (wilg) 4,4 śladowy (wilg) śladowy (wilg) śla- dowy (wilg) śla- dowy (wilg) śla- dowy (wilg) śla- dowy (wilg) śla- dowy (wilg) śla- dowy (wilg)
rodzaje A: mieszanina TiC/TiC0,7N0,3 = 1/1 rodzaje B: mieszanina TiC/TlC0,7N0,3 = 1/1 rodzaje C: mieszanina TiN/TiC0,7N0,3 = 1/1 rodzaje: mieszanina TiC/TiC0,7N0,3/TiN = 1/1/1 rodzaje: mieszanina Ti/TiC/TiC0,7N0,3 /TiN = 1/1/1/1
Na podstawie danych zamieszczonych w Tabeli 3 wyraźnie wykazano, że wysoką odporność na działanie korozji można uzyskać we wszystkich przypadkach, w których stosowano metaliczny tytan, TiC, TiC0,7N0,3, TiC0,3N0,7, TiN, oraz dwa lub trzy lub więcej związków spośród metalicznego tytanu i wymienionych związków Ti jako metaliczny tytan i związki Ti. Gdy stężenie Ti w stopionym żelazie w gąskach było wyższe, na przykład 0,46%, to w sposób oczywisty w każdym przypadku z wielką łatwością rozpoznawano zwiększoną zdolność próbek do zwilżania przez stopione żelazo w gąskach.
W przypadku stosowania dowolnego związku spośród metalicznego tytanu, TiC, TiC0,7N0,3, TiC0,3N0,7, albo TiN jako metaliczny tytan i związki Ti, jak to opisano powyżej, potwierdzono uzyskanie znacznej zdolności zwilżania przez stopione żelazo w gąskach zawierające tytan.
Zastosowanie przemysłowe
PL 196 613 B1
Jak już wcześniej wspominano, stosując węglowy materiał ogniotrwały według wynalazku jako materiał wykładzinowy na wewnętrzne obudowy bocznych ścian oraz dna gara wielkiego pieca można znacznie zmniejszyć zużycie takiego wewnętrznego materiału wykładzinowego spowodowane jego rozpuszczaniem się w stopionym żelazie w gąskach, a jednocześnie na dnie pieca można umocować warstwę ochronną o wysokiej temperaturze topnienia. A zatem, można także zmniejszyć ścieranie spowodowane przepływem stopionego żelaza w gąskach, co prowadzi do wydłużenia czasu życia wielkiego pieca.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Węglowy materiał ogniotrwały zawierający tlenek glinowy i metaliczny krzem, znamienny tym, że zawiera 50 do 85% wagowych węgla, 5 do 15% wagowych tlenku glinowego, 5 do 15% wagowych metalicznego krzemu, oraz 5 do 20% wagowych jednego, dwóch lub więcej zsumowanych materiałów wybranych spośród metalicznego tytanu, węglika tytanu, azotku tytanu oraz węglikoazotku tytanu TiCxNy, gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1.
  2. 2. Węglowy materiał ogniotrwały według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek intensywności piku dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego uzyskanego dla powierzchni czołowej (200) wykonanej z Ti3O5 do intensywności piku uzyskanego dla powierzchni czołowej (111) wykonanej z węglika tytanu wynosi 1% lub mniej.
  3. 3. Węglowy materiał ogniotrwały według zastrz. 1, znamienny tym, że część całkowitej ilości tlenku glinu jest zastąpiona przez jeden, dwa lub więcej materiałów wybranych spośród cyrkonu, tlenku magnezu, mullitu, spinelu i krzemionki.
  4. 4. Sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego poprzez zmieszanie surowców z organicznymi spoiwami i następnie zagniatanie, formowanie i spiekanie uzyskanej mieszaniny w nieutleniającej atmosferze, znamienny tym, że miesza się 50 do 85% wagowych głównego surowca, czyli materiałów węglowych, które stanowią kalcynowany antracyt, kalcynowany koks, naturalny grafit, sztuczny grafit lub ich mieszaninę, z 5 do 15% wagowych sproszkowanego tlenku glinu, 5 do 15% wagowych sproszkowanego metalicznego krzemu oraz 5 do 20% wagowych jednego, dwóch lub więcej zsumowanych materiałów wybranych spośród metalicznego tytanu, węglika tytanu, azotku tytanu oraz węglikoazotku tytanu TiCxNy, gdzie 0 < x, y < 1 oraz x + y = 1, do uzyskanej mieszaniny dodaje się organiczne spoiwo, po czym mieszaninę zagniata się, formuje i spieka w nieutleniającej atmosferze w temperaturze 1250°C.
  5. 5. Sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego według zastrz. 4, znamienny tym, że część całkowitej ilości tlenku glinu zastępuje się przez jeden, dwa lub więcej materiałów wybranych spośród cyrkonu, tlenku magnezu, mullitu, spinelu i krzemionki.
PL351820A 2000-03-30 2001-03-30 Węglowy materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego PL196613B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000095133 2000-03-30
PCT/JP2001/002704 WO2001074738A1 (fr) 2000-03-30 2001-03-30 Produit refractaire carbone et son procede de preparation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL351820A1 PL351820A1 (en) 2003-06-16
PL196613B1 true PL196613B1 (pl) 2008-01-31

Family

ID=18610076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL351820A PL196613B1 (pl) 2000-03-30 2001-03-30 Węglowy materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6875716B2 (pl)
EP (1) EP1275626B1 (pl)
JP (1) JP3593101B2 (pl)
KR (1) KR100726312B1 (pl)
CN (1) CN1275904C (pl)
AT (1) ATE329889T1 (pl)
DE (1) DE60120675T2 (pl)
PL (1) PL196613B1 (pl)
WO (1) WO2001074738A1 (pl)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051953B3 (de) * 2005-10-29 2007-06-06 Tu Bergakademie Freiberg Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formkörpern oder Massen
KR100770172B1 (ko) * 2006-07-07 2007-10-25 재단법인 포항산업과학연구원 Finex 용융로의 출선구용 내화 조성물
DE102009005629A1 (de) 2009-01-21 2010-07-22 Technische Universität Bergakademie Freiberg Kohlenstoffgebundene feuerfeste Formkörper oder Massen mit einer hochfesten Bindephase und Verfahren zu ihrer Herstellung
PL2399879T3 (pl) 2009-02-17 2017-09-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Materiał ogniotrwały zawierający węgiel, sposób jego wytwarzania oraz dno pieca lub ściana boczna wielkiego pieca
DE102009037540B4 (de) * 2009-08-17 2013-02-28 Technische Universität Bergakademie Freiberg Gepresste, kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis und Verfahren zu ihrer Herstellung
LU91713B1 (en) 2010-07-27 2012-01-30 Wurth Paul Sa Hearth for a metallurgical furnace having an improved wall lining
EP2415880A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-08 Sachtleben Chemie GmbH Koks- und titanhaltiger Zuschlagsstoff und dessen Verwendung zur Reparatur der Auskleidung von metallurgischen Gefäßen
PL2527773T3 (pl) 2011-05-27 2017-09-29 Sgl Carbon Se Materiał ogniotrwały na wewnętrzną wykładzinę wielkiego pieca, uzyskany przez połowiczną grafityzację mieszaniny zawierającej C i Si
DE102011103116B4 (de) 2011-06-01 2014-07-03 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffgebundenen feuerfesten Formkörpern oder Massen mit verbesserten thermomechanischen Eigenschaften
FR2977578B1 (fr) * 2011-07-06 2013-07-05 Produits Refractaires Procede de fabrication de carbure de silicium
EP2546215B1 (en) * 2011-07-11 2017-05-31 SGL Carbon SE Composite refractory for an inner lining of a blast furnace
CN102263245A (zh) * 2011-07-11 2011-11-30 中科恒达石墨股份有限公司 球形多孔锂离子电池复合负极材料的制备方法
CN105646003B (zh) * 2015-12-30 2018-06-19 苏州大学 抗渣侵耐火材料及其表面原位形成抗渣侵涂层的方法
DE102016100810A1 (de) 2016-01-19 2017-07-20 Deutsche Edelstahlwerke Gmbh Feuerfestwerkstoff und dessen Verwendung
US20230028785A1 (en) * 2019-12-10 2023-01-26 Krosakiharima Corporation Refractory product
CN112028641B (zh) * 2020-07-31 2022-09-30 北京金隅通达耐火技术有限公司 一种固熔Ti(C,N)免烧硅莫砖及其制备方法
CN114014638A (zh) * 2021-09-10 2022-02-08 河南竹林庆州耐火材料有限公司 一种有效抵抗富钛熔渣强烈侵蚀的镁碳砖制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS537709A (en) * 1976-07-10 1978-01-24 Sumitomo Metal Ind Carbon refractory materials
JPS55107749A (en) * 1979-02-09 1980-08-19 Kyushu Refract Co Ltd Carbon-containing fire brick
JPH0374317A (ja) * 1989-08-11 1991-03-28 Shiseido Co Ltd ゲル状エナメルリムーバー
JP3074317B2 (ja) * 1991-04-15 2000-08-07 日本電極株式会社 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法
JPH06101975A (ja) * 1992-09-21 1994-04-12 Akechi Ceramics Kk 高炉内張用炭素質耐火物
JPH07172907A (ja) * 1993-12-20 1995-07-11 Kawasaki Refract Co Ltd 炭素含有耐火物
JP2911371B2 (ja) * 1994-09-14 1999-06-23 新日本製鐵株式会社 高炉用炭素耐火物の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1275904C (zh) 2006-09-20
KR20020025878A (ko) 2002-04-04
ATE329889T1 (de) 2006-07-15
US6875716B2 (en) 2005-04-05
PL351820A1 (en) 2003-06-16
KR100726312B1 (ko) 2007-06-08
EP1275626B1 (en) 2006-06-14
JP3593101B2 (ja) 2004-11-24
US20020183189A1 (en) 2002-12-05
CN1366515A (zh) 2002-08-28
WO2001074738A1 (fr) 2001-10-11
EP1275626A1 (en) 2003-01-15
DE60120675D1 (de) 2006-07-27
EP1275626A4 (en) 2004-05-12
DE60120675T2 (de) 2007-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL196613B1 (pl) Węglowy materiał ogniotrwały i sposób wytwarzania węglowego materiału ogniotrwałego
JP5249948B2 (ja) 高炉炉床
US20110298166A1 (en) Cabonaceous refractory and method of production of same and also blast furnace bottom or side walls
KR930005250B1 (ko) 산질화 알루미늄 함유 내화물, 슬라이딩 노즐용 내화물 및 강 연속주조용 노즐
Thethwayo et al. A review of carbon-based refractory materials and their applications
JP5697210B2 (ja) 転炉の操業方法、その転炉に使用するマグネシアカーボン質れんが、当該れんがの製造方法、及び転炉内張りのライニング構造
EP2792656B1 (en) Method for producing a silicon carbide whisker-reinforced refractory ceramic composition
WO2011058811A1 (ja) スライディングノズルプレート
CA2310431C (en) Refractory batch, in particular for the production of a shaped body, and process for producing the shaped body
JP4187183B2 (ja) マグネシア−カーボンれんが
JP2010082653A (ja) スライディングノズル装置用の塩基性プレート耐火物
JP2015189640A (ja) アルミナ−炭化珪素−炭素質れんが
JP2009242122A (ja) 高炉炉床用れんが及びこれをライニングした高炉炉床
JP4822192B2 (ja) 不焼成炭素含有耐火物
JP3336187B2 (ja) MgO−CaO質炭素含有耐火物
JPH0319183B2 (pl)
JP2023093810A (ja) 溶銑予備処理容器
JP2018015763A (ja) 連続鋳造用タンディッシュ用内張り耐火物
Zongqi et al. Indispensability and Vulnerability of Magnesia-carbon Bricks for Steelmaking Process
JPS589874A (ja) 高炉内張用耐火物
JP4537632B2 (ja) 炭素質耐火物及びその製造方法
He et al. Extruded graphite pellets in magnesia-based castables
JP4671141B2 (ja) 上部ノズルれんが
JPH07291710A (ja) 黒鉛含有耐火れんが
JPS6324945B2 (pl)