TWI705949B - 高爐灌漿組成物 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種高爐灌漿組成物。此高爐灌漿組成物，係由耐熱材料、熱塑性酚醛樹脂、固化劑以及有機溶劑組成，且此高爐灌漿組成物之固化溫度為大於80℃。如此一來，高爐灌漿組成物在100℃下可維持一段時間不固化。

Description

高爐灌漿組成物

本發明係有關於一種高爐灌漿組成物，特別是有關於一種具有較高固化溫度之高爐灌漿組成物。

煉鋼製程中，高熱熔煉鋼材係於高爐設備中煉製。熔煉完成之熔融鋼液則是由設置於高爐底部的出鐵口出鋼至盛鋼桶中。隨著高爐操作時間之增長，長時間之高溫侵蝕下高爐鐵殼與高爐碳磚間易產生隙縫，且高爐出鐵口也會產生噴濺。一般修復隙縫之方法係於高爐歲修保養或停機時，由高爐頂部將高爐灌漿組成物灌入高爐鐵殼與高爐碳磚之間，以填補上述隙縫。

習知的高爐灌漿組成物中包含熱塑性酚醛樹脂及固化劑，由於習知的高爐灌漿組成物的固化溫度一般不大於80℃，當熱塑性酚醛樹脂加入固化劑並受熱後，產生交聯反應而固化。然而，高爐碳磚在歲修保養或停機時，爐壁溫度仍維持在80℃至100℃，不會降溫至室溫。故當習知的高爐灌漿組成物在完全灌入高爐隙縫前，高爐碳磚之餘溫會使高爐灌漿組成物在短時間內交聯固化，以致高爐鐵殼與高爐碳磚間之隙縫無法有效地被修復填滿。

有鑑於此，亟須提供一種耐高溫之高爐灌漿組成物，以解決上述之問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種高爐灌漿組成物，其包含特定沸點範圍的有機溶劑，使固化溫度大於80℃。

根據本發明之上述態樣提出一種高爐灌漿組成物，其係由熱塑性酚醛樹脂、固化劑、耐熱材料以及有機溶劑所組成。基於前述熱塑性酚醛樹脂之使用量為100重量份，固化劑之使用量可例如為1重量份至10重量份，而有機溶劑之使用量可例如為1重量份至10重量份。在此實施例中，前述熱塑性酚醛樹脂之重量平均分子量為350至30000，有機溶劑之沸點為大於100℃且不大於340℃，且高爐灌漿組成物之固化溫度為大於80℃。

依據本發明上述之實施例，以上述之熱塑性酚醛樹脂之使用量為100重量份，固化劑之使用量可例如為10重量份。

依據本發明上述之實施例，以上述之熱塑性酚醛樹脂之使用量為100重量份，有機溶劑之使用量可例如為10重量份。

依據本發明之一實施例，基於上述之高爐灌漿組成物之總量為100重量百分比，熱塑性酚醛樹脂之使用量可例如為40重量百分比至50重量百分比，固化劑之使用量 可例如為0.5重量百分比至5重量百分比，耐熱材料之使用量可例如為40重量百分比至50重量百分比，且有機溶劑之使用量可例如為0.5重量百分比至5重量百分比。

依據本發明之一實施例，上述有機溶劑可包括但不限於甲苯、二甲苯、乙二醇、二甲基亞碸、矽化油、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或上述之任意組合。

依據本發明之一實施例，上述固化劑可例如為六亞甲基四胺。

依據本發明之一實施例，上述熱塑性酚醛樹脂在100℃下維持至少1小時不固化。

依據本發明之一實施例，上述耐熱材料可包括但不限於碳化矽、黏土或上述之任意組合。

應用本發明之高爐灌漿組成物，其係藉由沸點大於100℃且不大於340℃之有機溶劑，提高其固化溫度，可在100℃下維持一段時間不固化。

承上所述，本發明提供一種高爐灌漿組成物，其係由熱塑性酚醛樹脂、固化劑、耐熱材料以及有機溶劑所組成，其固化溫度為大於80℃，且可在100℃下維持一段時間不固化。

在一實施例中，上述熱塑性酚醛樹脂可例如以酚類化合物與醛類化合物經縮合反應而得者。在一實施例中，熱塑性酚醛樹脂是由苯酚(phenol)與甲醛(formaldehyde)聚合之產物。本發明之熱塑性酚醛樹脂之重量平均分子量為350至30000，較佳為350至1260，且更佳為大於或等於350且小於1260。

在習知技術中，熱塑性酚醛樹脂之含水量會影響高爐灌漿組成物之固化速度。一般而言，熱塑性酚醛樹脂之含水量越高，高爐灌漿組成物之固化速度則越快，則固化時間縮短。然而，本發明的特徵之一在於所使用的熱塑性酚醛樹脂之含水量並無特別限制，不論熱塑性酚醛樹脂之含水量為高於、等於或低於10%甚至0%，皆可使高爐灌漿組成物在高溫(例如100℃)下維持一段時間(例如1小時)不固化。

在上述實施例中，熱塑性酚醛樹脂係一種黏稠狀的液體，具有黏性但無法固化，需將熱塑性酚醛樹脂與固化劑混合並加熱，進而發生交聯反應而固化。在一實施例中，高爐灌漿組成物之固化劑為胺系固化劑，例如六亞甲基四胺(hexamethylenetetramine，亦稱烏洛托品)。六亞甲基四胺是氨(ammonia)與甲醛的加成物，其在大於60℃時發生分解反應，形成二甲醇胺(dimethanolamine)並釋放出甲醛及氨，如下式(I)所示，其中此釋放出的甲醛與線型的酚醛樹脂分子可進行交聯反應。

在一實施例中，上述耐熱材料係於熱塑性酚醛樹脂交聯固化時，作為填隙之材料，因此耐熱材料之耐熱溫度以不小於高爐之煉鋼溫度為較佳，藉此於後續高爐煉鋼時，可耐受高溫環境。在一些實施例中，此耐熱材料較佳為無機耐熱材料。舉例而言，耐熱材料可包含但不限於碳化矽、黏土材料、其他適當之耐熱材料，或上述材料之任意混合。

本發明用於高爐灌漿組成物之另一特徵在於使用沸點大於100℃且不大於340℃之有機溶劑，可提升熱塑性酚醛樹脂的固化溫度，進而提升高爐灌漿組成物之固化溫度至大於80℃。在一實施例中，有機溶劑例如甲苯(methylbenzene)、二甲苯(dimethylbenzene)、乙二醇、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide，DMSO)、矽化油、乙醇胺(ethanolamine)、二乙醇胺(diethanolamine)、三乙醇胺(triethanolamine)或上述之任意組合。其中，矽化油可例如聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。若有機溶劑的沸點溫度不大於100℃時，則由此製得之高爐灌漿組成物灌入爐壁時，有機溶劑便已揮發，導致高爐灌漿組成物在流入高爐鐵殼與高爐碳磚間的隙縫前，即凝結為 固體，而無法修復高爐隙縫。若有機溶劑的沸點溫度大於340℃，則高爐灌漿組成物的固化時間過長，將降低修補作業效率。

基於熱塑性酚醛樹脂之使用量為100重量份，則固化劑之使用量可為1重量份至10重量份，較佳為10重量份。而有機溶劑之使用量可為重量份1至10重量份，較佳為10重量份。

在上述實施例中，若固化劑少於1重量份時，則熱塑性酚醛樹脂產生交聯反應不完全而使高爐灌漿組成物無法完全固化。造成高爐灌漿組成物於煉鋼時仍具有流動性，故固化後之高爐灌漿組成物無法耐受煉鋼製程之高溫侵蝕。若固化劑之使用量大於10重量份時，過量的固化劑除大幅增加原料成本外，未與熱塑性酚醛樹脂反應之固化劑會分解揮發，造成凝固後的高爐灌漿組成物具有較多的孔洞，導致高爐灌漿組成物凝固後的結構強度降低，使得修補後的高爐使用壽命減少，降低經濟效益。

在上述實施例中，若有機溶劑少於1重量份，則無法有效的提升熱塑性酚醛樹脂固化的反應溫度，導致高爐灌漿組成物流過高爐碳磚且在完成填補高爐隙縫前，即受到殘餘溫度的作用而發生交聯反應並固化。若有機溶劑之使用量超過10重量份，則過多的有機溶劑將影響熱塑性酚醛樹脂的固化反應及高爐灌漿組成物的物理與化學性質。

在一實施例中，基於上述高爐灌漿組成物之總量為100重量百分比(wt%)，耐熱材料之使用量為40wt% 至50wt%，熱塑性酚醛樹脂之使用量為40wt%至50wt%，固化劑之使用量為0.5wt%至5wt%，且有機溶劑之使用量為0.5wt%至5wt%。

前述之高爐灌漿組成物之固化溫度大於80°C。在一實施例中，此高爐灌漿組成物可在100℃的環境下，維持至少1小時不完全固化，且保持良好的流動性，因而可在爐壁溫度80℃至100℃之高溫下，灌入並有效填補高爐隙縫。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

高爐灌漿組成物之製備

實施例1

首先，如表1所示，將40%的耐熱材料研磨成粉狀。然後，將50%之熱塑性酚醛樹脂加入粉狀之耐熱材料中，且此熱塑性酚醛樹脂之含水量為大於或等於10%。將耐熱材料與熱塑性酚醛樹脂混合均勻後，加入5%之六亞甲基四胺。接著，加入5%之甲苯，混合均勻後靜置1小時，即可製得實施例1之高爐灌漿組成物。所得之高爐灌漿組成物以可完全固化的溫度與時間作為評價方式，評價結果容後再述。

實施例2

實施例2之高爐灌漿組成物的製作方法與實施例1大致相同，不同之處在於實施例2之熱塑性酚醛樹脂之含水量為小於10%，且有機溶劑為5%之二甲苯，如表1所示。

實施例3

實施例3之高爐灌漿組成物的製作方法與實施例1大致相同，不同之處在於實施例3之熱塑性酚醛樹脂之含水量為0%，且有機溶劑為5%之乙二醇，如表1所示。

比較例1

比較例1之高爐灌漿組成物的製作方法與實施例1大致相同，不同之處在於比較例1之熱塑性酚醛樹脂之含水量為小於10%，且有機溶劑為5%之丙醇，如表1所示。

比較例2

比較例2之高爐灌漿組成物的製作方法與實施例1相同，不同之處在於比較例2之熱塑性酚醛樹脂之含水量為0%，且有機溶劑為5%之異丙醇，如表1所示。

比較例3

比較例3之高爐灌漿組成物的製作方法與實施例1相同，不同之處在於比較例3之熱塑性酚醛樹脂之含水量為大於或等於10%，且不添加有機溶劑，而是添加5%之氫氧化鈣，如表1所示。

評價方式：評估高爐灌漿組成物固化的溫度與時間

分別將實施例1至實施例3及比較例1至比較例3所製得之高爐灌漿組成物加熱至100℃，持溫1小時後，以攪拌之方式目視判斷高爐灌漿組成物是否交聯固化。

實施例1至實施例3之高爐灌漿組成物分別加入甲苯、二甲苯及乙二醇等沸點高於100℃的有機溶劑，可有效提升固化劑(即六亞甲基四胺)之分解溫度，使熱塑性酚醛樹脂於100℃下維持1小時仍不固化。因此，在100℃之環境中，本發明實施例1至實施例3之高爐灌漿組成物具有良好之流動性，而可流動地填入高爐鐵殼與高爐碳磚間之隙縫，進而藉由後續煉鋼製程之升溫階段的熱能，透過高爐碳磚之傳導，使固化劑與熱塑性酚醛樹脂產生交聯固化反應。

相較之下，比較例1及比較例2之高爐灌漿組成物分別加入沸點為97.1℃的丙醇及沸點為82.6℃的異丙 醇，置於溫度100℃的環境下1小時後，丙醇及異丙醇已完全揮發，且高爐灌漿組成物已交聯固化，不具流動性。

比較例3之高爐灌漿組成物含有氫氧化鈣，置於溫度100℃的環境下1小時，高爐灌漿組成物已交聯固化，流動性亦不佳。

依據實施例1至實施例3及比較例1至比較例3之評價結果可知，本發明之高爐灌漿組成物含有沸點大於100℃且不大於340℃的有機溶劑，可有效提升高爐灌漿組成物的固化溫度，使高爐灌漿組成物在溫度100℃的環境下1小時仍具有良好的流動性。

依據前述之說明可知，本發明於高爐灌漿組成物中加入沸點大於100℃且不大於340℃的有機溶劑，可有效提升固化劑與熱塑性酚醛樹脂產生交聯反應之反應溫度，而使高爐灌漿組成物的固化溫度大於80℃，且在100℃下維持至少1小時不固化。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

1. 一種高爐灌漿組成物，其係由一熱塑性酚醛樹脂、一固化劑、一耐熱材料以及一有機溶劑所組成，基於該熱塑性酚醛樹脂之一使用量為100重量份，該固化劑之一使用量為1重量份至10重量份，該有機溶劑之一使用量為1重量份至10重量份，且其中該熱塑性酚醛樹脂之一重量平均分子量為350至30000，該有機溶劑之一沸點為大於100℃且不大於340℃，且該高爐灌漿組成物之一固化溫度為大於80℃。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中以該熱塑性酚醛樹脂之一使用量為100重量份，該固化劑之一使用量為10重量份。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中以該熱塑性酚醛樹脂之一使用量為100重量份，該有機溶劑之一使用量為10重量份。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中基於該高爐灌漿組成物之一總量為100重量百分比，該熱塑性酚醛樹脂之一使用量為40重量百分比至50重量百分比，該固化劑之一使用量為0.5重量百分比至5重量百分比，該耐熱材料之一使用量為40重量百分比至50重量百分比，且該有機溶劑之一使用量為0.5重量百分比至5重量百分比。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中該有機溶劑為甲苯、二甲苯、乙二醇、二甲基亞碸、矽化油、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或上述之任意組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中該固化劑為六亞甲基四胺。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中該熱塑性酚醛樹脂在100℃下維持至少1小時不固化。
8. 如申請專利範圍第1項所述之高爐灌漿組成物，其中該耐熱材料包含碳化矽、黏土或上述之任意組合。