TW202021931A - 熱填充材料 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提高熱填充材料之填充性。本發明提供熱填充材料，其係對耐火原料100質量%添加黏合劑及水而成之熱填充材料，其中以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，含有25質量%以上60質量%以下之粒徑1mm以上之鹼性原料、5質量%以上25質量%以下之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料，以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，粒徑未達20μm之鹼性原料含量30質量%以下(包含0)。

Description

熱填充材料

本發明有關熱填充材料。

舉轉爐出鋼口軸套之更換作業為例，說明熱填充材料之一使用形態。如圖1(A)所示，首先，結束出鋼之轉爐1，以耳軸(trunnion)2為軸，使出鋼口3靠近作業地板4之方式傾動。作業者藉由斷路器5，將舊的軸套6解體，將其自出鋼口3去除。 如圖1(B)所示，其次，以耳軸2為軸，以使出鋼口3朝向下方之方式使轉爐1傾動，將新的軸套7嵌入出鋼口3。其次，使用噴出裝置9，於新的軸套7與轉爐1本體之間的間隙(以下稱為「施工對象部位」)噴出熱填充材料8，將施工對象部位以熱填充材料8填充。

熱填充材料8係於包含鹼性原料之耐火原料中添加黏合劑及水。圖1(B)所示之例中，水係於噴出裝置9之噴出管10內添加。施工對象部位之溫度為例如600~1000℃左右，熱填充材料8於填充後立即產生沸騰。藉由該沸騰之力，將熱填充材料8於施工對象部位內攪拌，密實填充於施工對象部位。沸騰沉靜化後，藉由黏合劑之結合作用使熱填充材料8硬化(例如參考專利文獻1)。

對此等熱填充材料，作為其基本特性要求對於如前述之施工對象部位之間隙之填充性，但以往，其填充性不能說是充分。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利第4960906號公報

[發明欲解決之課題]

本發明欲解決之課題在於提高熱填充材料之填充性。 [用以解決課題之手段]

熱填充材料由於係對間隙填充者，故於填充至間隙之前若硬化則填充性變差(無法確保於間隙之填充性)。因此本發明人等著眼於構成熱填充材料之鹼性原料之粒度構成重覆實驗及檢討之結果，得到之見解為若包含適量之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料，則熱填充材料容易填充於間隙，而且填充於間隙後才硬化。

亦即，依據本發明之一觀點，提供如下之熱填充材料。 一種熱填充材料，其係對耐火原料100質量%添加黏合劑及水而成之熱填充材料， 以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，含有25質量%以上60質量%以下之粒徑1mm以上之鹼性原料、5質量%以上25質量%以下之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料， 以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，粒徑未達20μm之鹼性原料含量為30質量%以下(包含0)。

又，本發明中所謂粒徑係將耐火原料粒子以篩過篩分離時之篩網眼大小，例如所謂粒徑未達20μm之鹼性原料，係通過網眼為20μm之篩的鹼性原料，所謂粒徑20μm以上之鹼性原料，係未通過網眼為20μm之篩的鹼性原料。 [發明效果]

依據本發明，可提高熱填充材料之填充性。

本發明之熱填充材料，以於耐火原料100質量%中所佔之比例表示，含有5質量%以上25質量%以下之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料。鹼性原料係溶出Mg²⁺ 離子或Ca²⁺ 離子，該溶出之Mg²⁺ 離子或Ca²⁺ 離子與黏合劑等反應而有助於施工體之硬化，結果由於粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料係比表面積適度，故使Mg²⁺ 離子或Ca²⁺ 離子以適度溶出速度溶出。因此，藉由含有適量之該粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料，而可使施工體於適當時點硬化。且，藉由含有適量之該粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料，而提高熱填充材料之流動性，容易填充於間隙。亦即，含有5質量%以上25質量%以下之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料之熱填充材料容易填充於間隙，而且於填充於間隙後才硬化，故對間隙之填充性提高。 粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料含量若未達5質量%，則有施工體未硬化或施工體的硬化需要長時間之對實際作業造成阻礙。另一方面，粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料含量若超過25質量%，則雖暫時填充至間隙，但因受熱而使施工體收縮並再度產生間隙。 粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料含量較佳為10質量%以上20質量%以下。

本發明之熱填充材料，以於耐火原料100質量%中所佔之比例表示，含有25質量%以上60質量%以下之粒徑1mm以上之鹼性原料。該粒徑1mm以上之鹼性原料含量未達25質量%時，耐火原料之粒度構成之均衡變差，使施工體強度降低。另一方面，粒徑1mm以上之鹼性原料含量超過60質量%時，施工體中空隙變多，反而使施工體強度降低。 粒徑1mm以上之鹼性原料之含量較佳為30質量%以上50質量%以下。

本發明之熱填充材料中，粒徑未達20μm之鹼性原料含量為30質量%以下(包含0)。該粒徑未達20μm之鹼性原料含量超過30質量%時，Mg²⁺ 離子或Ca²⁺ 離子過快溶出，於填充至間隙之前即硬化，而無法均一填充。粒徑未達20μm之鹼性原料含量較佳為20質量%以下(包含0)。

又，本發明之熱填充材料可包含粒徑106μm以上且未達1mm之鹼性原料，亦可不包含。

作為鹼性原料，可使用熱填充材料中一般使用之鹼性原料，舉例為例如氧化鎂、白雲石、橄欖石、水滑石、碳酸鈣、氧化鎂-碳系等。且，本發明之熱填充材料可包含氧化鋁、尖晶石、碳化矽、氧化鋁-氧化矽等作為鹼性原料以外之耐火原料。

本發明之熱填充材料中，以於耐火原料100質量%中所佔之比例表示，較佳SiO₂ 及Fe₂ O₃ 之合計量為3.2質量%以上7質量%以下，且Fe₂ O₃ 之含量為1.5質量%以下(包含0)。SiO₂ 及Fe₂ O₃ 與鹼性原料中之MgO或CaO形成化合物，發揮抑制Mg²⁺ 離子、Ca²⁺ 離子溶出之效果。因此，可抑制施工體早期硬化、黏性變高、填充性降低，但SiO₂ 及Fe₂ O₃ 之合計量未達3.2質量%時，無法充分發揮抑制Mg²⁺ 離子、Ca²⁺ 離子溶出之效果。另一方面，SiO₂ 及Fe₂ O₃ 之合計量超過7質量%時，Mg²⁺ 離子、Ca²⁺ 離子之適度溶出速度降低，變得難硬化。SiO₂ 及Fe₂ O₃ 之合計量更佳為3.2質量%以上5.5質量%以下。 又，Fe₂ O₃ 含量超過1.5質量%時，由於生成低熔點化合物有使耐腐蝕性降低之虞，故Fe₂ O₃ 含量較佳為1.5質量%以下(包含0)。 此處，Fe₂ O₃ 含量係藉螢光X射線分析，檢測出試料中之Fe量，進行氧化物換算(Fe₂ O₃ )者。同樣SiO₂ 含量係藉螢光X射線分析，檢測出試料中之Si量，進行氧化物換算(SiO₂ )者。

本發明之熱填充材料係如對於如前述之耐火原料100質量%，添加黏合劑及水者。 作為黏合劑，可使用熱填充材料中一般使用者，舉例為例如磷酸鹽、矽酸鹽、瀝青、粉末樹脂、氧化鋁水泥等，但典型上係使用選自磷酸鹽及矽酸鹽中之至少一種者。作為磷酸鹽有磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸鋰、磷酸鈣、磷酸鎂、磷酸鋁等，作為矽酸鹽有矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸鈣等。又，黏合劑之添加量亦與一般熱填充材料相同即可，例如相對於耐火原料100質量%，外加1質量%以上10質量%以下。 又，黏合劑中亦可使用添加劑。作為添加劑可使用硬化劑、分散劑、增黏劑等之各種添加劑。例如作為硬化劑可使用消石灰，作為分散劑可使用磷酸鹽，作為增黏劑可使用黏土。

水之添加量亦與一般熱填充材料相同即可，例如相對於耐火原料100質量%，外加30質量%以上60質量%以下。

如上述之本發明之熱填充材料可使用如圖1(B)所示之噴出裝置9以空氣噴出，亦可不使用噴出裝置9而流入，亦可放入燒除容器中而投入。 [實施例]

表1及表2中，顯示本發明之實施例及比較例之耐火原料構成與評價結果。表1及表2中作為「鹼性原料」除了實施例8以外，係使用氧化鎂，實施例8中併用氧化鎂與白雲石。評價項目及評價方法如以下。

＜填充性＞ 於表1及表2所示之各例之耐火原料中添加適量黏合劑(磷酸鈉)及水所得之各例之熱填充材料，於由圖2所示之煉瓦組11(4個氧化鎂-碳煉瓦11a之組合)所形成之15mm見方×230mm之四角錐狀之間隙12中，將該煉瓦組11加熱至1000℃而流入。冷卻後，切斷煉瓦組11，確認對間隙12之填充性(未填充之間隙大小)。填充性評價於並無未填充之間隙或未填充之間隙大小未達1mm之情況記為○(良)，未填充之間隙大小為1mm以上且未達2mm之情況記為△(可)，未填充之間隙大小為2mm以上之情況記為×(不佳)。

＜施工體強度＞ 於表1及表2所示之各例之耐火原料中添加適量黏合劑(磷酸鈉)及水所得之各例之熱填充材料流入經加熱至1000℃之模框內，經過沸騰及硬化並冷卻至常溫後，自模框取出施工體，自該施工體切出40mm×40mm×160mm之尺寸者作為試驗片，其以外之條件依據JIS-R2575測定彎曲強度。各例之彎曲強度除以比較例1之彎曲強度並乘以100倍之值作為彎曲強度指數。該彎曲強度指數越大施工體強度越高。施工體強度之評價於彎曲強度指數超過110時記為○(良)，超過100且110以下時記為△(可)，100以下時記為×(不佳)。

＜緻密性＞ 前述之施工體之表觀氣孔率係依據JIS-R2205-1992測定。各例之表觀氣孔率除以比較例1之表觀氣孔率並乘以100倍之值設為表觀氣孔率指數。該表觀氣孔率指數越小，施工體之緻密性越高。緻密性之評價中，表觀氣孔率指數為90以下時記為○(良)，超過90且未達100時記為△(可)，100以上時記為×(不佳)。

(耐礦渣浸潤性) 於旋轉式侵蝕試驗裝置中，使用轉爐礦渣作為侵蝕劑，測定自前述施工體切出之試驗片於1650℃侵蝕5小時時之最大礦渣浸潤深度。各例之最大礦渣浸潤深度除以比較例1之最大礦渣浸潤深度並乘以100倍之值設為礦渣浸潤深度指數。該礦渣浸潤深度指數越小耐礦渣浸潤性越高。耐礦渣浸潤性之評價中，礦渣浸潤深度指數為90以下時記為○(良)，超過90且未達100時記為△(可)，100以上時記為×(不佳)。

＜綜合評價＞ 前述各評價中，全部為○時記為○(良)，無×而任一者為△時記為△(可)，任一者為×時記為×(不佳)。

實施例1~11係本發明範圍內之熱填充材料。任一綜合評價均為○(良)或△(可)，獲得良好結果。

比較例1係粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料含量較少之例。施工體無法充分硬化，各評價全部為×(不佳)。 比較例2係粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料含量較多之例。填充性之評價為×(不佳)。

比較例3係粒徑1mm以上之鹼性原料含量較少之例。施工體強度之評價為×(不佳)。 比較例4係粒徑1mm以上之鹼性原料含量較多之例。施工體中空隙變多緻密性降低，並且施工體強度及耐礦渣浸潤性降低。且，由於粒徑1mm以上之粗粒的鹼性原料含量較多，故對間隙之填充性亦降低。

比較例5係粒徑未達20μm之鹼性原料含量較多之例。填充性之評價為×(不佳)。

1:轉爐 2:耳軸 3:出鋼口 4:作業地板 5:斷路器 6:舊的軸套 7:新的軸套 8:熱填充材料 9:噴出裝置 10:噴出管 11:煉瓦組 11a:氧化鎂-碳煉瓦 12:間隙

[圖1]係顯示熱填充材料之一使用形態之圖。 [圖2]係顯示填充性之評價中使用之煉瓦組。

1:轉爐

2:耳軸

3:出鋼口

4:作業地板

5:斷路器

6:舊的軸套

7:新的軸套

8:熱填充材料

9:噴出裝置

10:噴出管

Claims (5)

1. 一種熱填充材料，其係對耐火原料100質量%添加黏合劑及水而成之熱填充材料， 以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，含有25質量%以上60質量%以下之粒徑1mm以上之鹼性原料、5質量%以上25質量%以下之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料， 以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，粒徑未達20μm之鹼性原料含量為30質量%以下(包含0)。
2. 如請求項1之熱填充材料，其中以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，含有30質量%以上50質量%以下之粒徑1mm以上之鹼性原料、10質量%以上20質量%以下之粒徑20μm以上且未達106μm之鹼性原料， 以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，粒徑未達20μm之鹼性原料含量為20質量%以下(包含0)。
3. 如請求項1或2之熱填充材料，其中以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，SiO₂ 及Fe₂ O₃ 之合計量為3.2質量%以上7質量%以下，且Fe₂ O₃ 含量為1.5質量%以下(包含0)。
4. 如請求項1或2之熱填充材料，其中以於前述耐火原料100質量%中所佔之比例表示，SiO₂ 及Fe₂ O₃ 之合計量為3.2質量%以上5.5質量%以下，且Fe₂ O₃ 含量為1.5質量%以下(包含0)。
5. 如請求項1至4中任一項之熱填充材料，其中前述黏合劑係包含自磷酸鹽及矽酸鹽中選擇之至少1種者。

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