LU83301A1

LU83301A1 - MIXED COMPOSITION FOR THE PLUGGING OF BLASTING HOLES OF BLAST FURNACES, ELECTRIC OVENS AND OTHER MELTING DEVICES

Info

Publication number: LU83301A1
Application number: LU83301A
Authority: LU
Inventors: N Kirsch
Original assignee: Gen Gunning Sa
Priority date: 1980-08-22
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1981-07-24
Also published as: ES8107289A1; DE3067694D1; EP0046473B1; ES495082A0; EP0046473A1

Description

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Composition mixte pour le bouchage de trous de coulée de hauts-fourneaux, fours électriques et autres appareils de fusion.____________Mixed composition for plugging tap holes in blast furnaces, electric ovens and other melting devices .____________

La présente invention concerne de façon générale 5 des compositions mixtes pour le bouchage de trous de coulée d'appareils tels que hauts-fourneaux, fours électriques et autres appareils de fusion.The present invention relates generally to mixed compositions for plugging tap holes of devices such as blast furnaces, electric ovens and other melting devices.

De nombreuses compositions existent actuellement dans ce type de matériau. On trouve notamment: 10 - Des masses dites au goudron: constituées par un mélange de + ou - 70% de sable argileux, 10% de charbon ou de coke et 20% de goudron.Many compositions currently exist in this type of material. We find in particular: 10 - So-called tar masses: made up of a mixture of + or - 70% clay sand, 10% coal or coke and 20% tar.

- Des masses dites aux résines constituées: * Soit d'un mélange de + ou - 70% de sable et 15 d'argile, de 10% de charbon ou de coke broyé et d'un liant composé par seulement 15 à 17% de goudron additionné de 3 à 4% d'une résine liquide.- Masses called resins consisting of: * Either a mixture of + or - 70% sand and 15 clay, 10% coal or ground coke and a binder composed of only 15 to 17% tar with 3 to 4% of a liquid resin added.

* Soit d'un mélange de 70 à 85% d'un élément minéral, un agrégat réfractaire à haute résistance mécani- 20 que, une matière à haute teneur en carbone et de 15 à 30% d'un liant hydro-carboné. Ce liant hydro-carboné étant constitué par un dérivé d'hydrocarbure et par une résine thermodurcissable.* Or a mixture of 70 to 85% of a mineral element, a refractory aggregate with high mechanical resistance, a material with a high carbon content and 15 to 30% of a hydro-carbon binder. This hydro-carbon binder consisting of a hydrocarbon derivative and a thermosetting resin.

Tous ces matériaux présentent les inconvénients 25 suivants: - Masses dites au goudron: La cokéfaction relativement lente de la masse dégage des vapeurs de goudron nocives. Les incuits du goudron provoquent des projections de flammes et de fonte dangereuses.All of these materials have the following disadvantages: - So-called tar masses: The relatively slow coking of the mass gives off harmful tar vapors. Tar incuits cause dangerous flames and melting projections.

30 - Masses dites aux résines: moins de risques de projection de flamme et de fonte. Cependant, les dégagements de vapeurs et de fumées nocives subsistent au niveau du trou de coulée et de la machine à boucher. De plus, ces matériaux sont de qualités et compositions irrégulières 35 du fait des produits entrant dans la composition de leurs différents liants et leur conservation dans le temps est très limitée.30 - Masses called resins: less risk of flame projection and melting. However, the emission of noxious fumes and fumes remains at the taphole and the capping machine. In addition, these materials are of irregular qualities and compositions due to the products used in the composition of their various binders and their conservation over time is very limited.

La présente invention permet d'élaborer un mélange de bouchage ne présentant plus aucun inconvénient d'utilisa- 4u tion en ce qui concerne l'efficacité du bouchage, les projec- I ...--. . . ....The present invention makes it possible to develop a plugging mixture no longer having any disadvantage of use with regard to the efficiency of the plugging, the projections ... . . ....

ï ï * - 2 - tions de flammes et de fonte et les dégagements nocifs de fumées et de gaz.ï ï * - 2 - flame and cast iron and harmful smoke and gas emissions.

Elle présente donc toutes les garanties recherchées jusqu' 5 alors aussi bien en ce qui concerne la sécurité, l'hygiène et la conservation .It therefore presents all the guarantees sought until 5 then as well as regards safety, hygiene and conservation.

La composition de la masse de bouchage selon la présente invention comprend: 1° 70 à 80% d'éléments minéraux de base tels que argiles ré-10 fractaires et des agrégats réfractaires à haute résistance mécanique et pyroscopique.The composition of the plugging mass according to the present invention comprises: 1 ° 70 to 80% of basic mineral elements such as re-fractional clays and refractory aggregates with high mechanical and pyroscopic resistance.

2° 5 à 15% d'une matière carbonée d'origine végétale dont les éléments volatiles nocifs ont été éliminés.2 ° 5 to 15% of a carbonaceous matter of vegetable origin from which the harmful volatile elements have been eliminated.

3° Des liants à concurrence de 15 à 25% composés d'un produit 15 de synthèse de la famille des glycérols apportant la plætkité, la cohésion et la liaison du matériau et d'accélérateurs de prise complétant l'effet de cohésion et de liaison du glycérol, lesquelles liants se répartissent de la manière suivante: - produit de synthèse de la famille des glycérols 14 à 20% 20 - accélérateurs de prise là 5%3 ° Binders up to 15 to 25% composed of a product of synthesis of the family of glycerols providing the consistency, the cohesion and the binding of the material and setting accelerators complementing the cohesion and binding effect glycerol, which binders are distributed as follows: - synthetic product of the glycerol family 14 to 20% 20 - setting accelerators there 5%

Les accélérateurs de prise pourrant être selon l'importance des appareils à boucher: * Soit un liant organique de la famille des amylacés.The setting accelerators may be, depending on the size of the butchering devices: * Or an organic binder from the starch family.

* Soit un liant chimique tel que phosphate d'alumine seul 25 ou combiné avec le liant organique ci-avant.* Either a chemical binder such as alumina phosphate alone or combined with the organic binder above.

Présentation des constituants A°/ LES ELEMENTS MINERAUX PEUVENT ETRE COMPOSES: 1°/ D'une argile réfractairi du type kaolinite ayant une teneur en alumine comprise entre 35 et 45% d'alumine et un 30 point de fusion de 1 670°C.Presentation of the constituents A ° / THE MINERAL ELEMENTS MAY BE COMPOSED: 1 ° / Of a refractory clay of the kaolinite type having an alumina content between 35 and 45% of alumina and a melting point of 1 670 ° C.

2°/ D'agrégats divers tels que: - Un sable silico-alumineux ayant une teneur en alumine comprise entre 6 à9% et un point de fusion vdsin de 1 650°C.2 ° / Various aggregates such as: - A silico-aluminous sand having an alumina content of between 6 to 9% and a vdsin melting point of 1,650 ° C.

- Ou un silicate d'alumine calciné d'une teneur en alumine 35 de 40/44% et un point de fusion de 1680°C.- Or a calcined alumina silicate with an alumina content of 40/44% and a melting point of 1680 ° C.

- Ou une magnésie, une dolomie, une bauxite, un coridon, un carbure de silicium.- Or a magnesia, a dolomite, a bauxite, a coridon, a silicon carbide.

- Ou une composition mixte faisant intervenir l'un ou l'autre de ces agrégats en fonction de ses qualités 40 physiques.- Or a mixed composition involving one or the other of these aggregates according to its physical qualities.

i - 3 - B°/ LA MATIERE CARBONEE;i - 3 - B ° / CARBONACEOUS MATERIAL;

On retiendra de préférence une matière carbonée d'origine végétale telle que le charbon de bois. Ce 5 matériau qui contient peu d'impuretés et peu de cendres est d'une composition régulière.Preferably, a carbonaceous material of plant origin such as charcoal will be retained. This material which contains few impurities and few ashes is of a regular composition.

Il a été choisi pour créer une porosité à l'intérieur de la masse et minimiser les effets des différentes tensions dans le matériau au cours de son utilisation .It was chosen to create a porosity inside the mass and minimize the effects of different tensions in the material during its use.

10 C°/ LES LIANTS:10 C ° / BINDERS:

La liaison des matériaux sera obtenue par la combinaison d'un produit de synthèse de la famille des glycérols additionné d'un accélérateur de prise.The binding of the materials will be obtained by the combination of a synthetic product of the glycerol family added to a setting accelerator.

1°/ PRODUIT DE SYNTHESE DE LA FAMILLE DES GLYCERCtS: 15 L'élément novateur du présent brevet est en effet la glycérine. Il existe deux types de glycérines qui peuvent toutes deux entrer dans la composition de la masse.1 ° / SYNTHESIS PRODUCT OF THE GLYCERCTS FAMILY: 15 The innovative element of this patent is indeed glycerin. There are two types of glycerins that can both go into the composition of the mass.

- Une glycérine naturelle obtenue par hydrolyse des matières grasses.- A natural glycerin obtained by hydrolysis of fats.

20 - Une glycérine de synthèse obtenue à partir du propylène provenant lui-même du vapocraquage de fractions légères du pétrole (Naphta).20 - A synthetic glycerin obtained from propylene itself originating from the steam cracking of light petroleum fractions (Naphtha).

C'est cependant ce deuxième type de glycérine que nous retiendrons.It is however this second type of glycerin that we will retain.

25 Cette matière est obtenue par réaction entre le propylène et le chlore pour donner le chlorure d'allyle, r lequel, par action de l'acide hypochloreux, se transforme en dichlorhydrine puis en épichlorhydrine: celle-ci est ensuite hydrolisëe par la soude en glycérine. On observe 30 les réactions suivantes : CH2 = CH - CH3 + C12-f CH2 = CH - CH2 Cl + HCl CH2 = CH - CH2 + HOC1->CH2 OH - CHCl - CH2 Cl CH2 OH - CHCl - CH2 Cl ca (OU)2X CH2 - CH - CH2 Cl25 This material is obtained by reaction between propylene and chlorine to give allyl chloride, which, by the action of hypochlorous acid, is transformed into dichlorohydrin and then into epichlorohydrin: the latter is then hydrolized by sodium hydroxide. glycerin. The following reactions are observed: CH2 = CH - CH3 + C12-f CH2 = CH - CH2 Cl + HCl CH2 = CH - CH2 + HOC1-> CH2 OH - CHCl - CH2 Cl CH2 OH - CHCl - CH2 Cl ca (OR ) 2X CH2 - CH - CH2 Cl

35 CH2 - CH - CH2 Cl + H20 naOll. CH2 OH - CHOH -CH2 OH35 CH2 - CH - CH2 Cl + H20 naOll. CH2 OH - CHOH -CH2 OH

^0^^ 0 ^

La glycérine est un liquide incolore, inodore et sirupeux de saveur douce.Glycerin is a colorless, odorless, syrupy liquid with a mild flavor.

Elle est hygroscopique, miscible à l'eau et à 40 l'alcool, peu soluble dans l'éther, les solvants chlorés, I ....It is hygroscopic, miscible with water and alcohol, poorly soluble in ether, chlorinated solvents, I ...

% l - 4 - le suture de carbone et les huiles.% l - 4 - carbon suture and oils.

SES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES SONT LESITS MAIN CHARACTERISTICS ARE THE

SUIVANTES:____ 5 - Poids moléculaire ................... 92,09 - Poids spécifique à 20°C ............ g/cm3 1,261 - Point de fusion ..................... °C 18 - Point d'ébullition sous 1013 mbars... °C 290 - Tension de vapeur à 20°.............. mbars 0,00021 10 à 100°C ...........mbars 0,30 à 20Û°C ........... mbars 57 - Chaleur spécifique à 20°C ........... kj/kg°C 2,408 - Chaleur de vaporisation à 55°C ...... kj/kg 955,5 - Chaleur de vaporisation à 195°C ..... kj/kg 824,7 15 - Point d'éclair ...................... °C 160 - Viscosité à 20°C .................... cP 1 412 - Viscosité à 50°C .................... 142 - Indice de réfraction ................ n 2j0 1,4740 A titre d'exemple, on citera la gîycérine de 20 synthèse de SOLVAY, de SHELL ou de DOW.NEXT: ____ 5 - Molecular weight ................... 92.09 - Specific weight at 20 ° C ............ g / cm3 1,261 - Melting point ..................... ° C 18 - Boiling point under 1013 mbar ... ° C 290 - Vapor pressure at 20 ° .............. mbar 0.00021 10 to 100 ° C ........... mbar 0.30 to 20 ° C ....... .... mbar 57 - Specific heat at 20 ° C ........... kj / kg ° C 2.408 - Heat of vaporization at 55 ° C ...... kj / kg 955.5 - Heat of vaporization at 195 ° C ..... kj / kg 824.7 15 - Flash point ...................... ° C 160 - Viscosity at 20 ° C .................... cP 1 412 - Viscosity at 50 ° C ............... ..... 142 - Refractive index ................ n 2j0 1.4740 By way of example, mention may be made of synthetic glycerin from SOLVAY, from SHELL or from DOW.

2°/ ACCELERATEUR DE PRISE : L'accélérateur de prise sera: * Soit un liant organique de la famille des amylacés, 25 * Soit ce liant organique dont l'action sera complétée par un thermodurcisseur tel que phosphate d'alumine ou acide phosphorique ou silicate de soude ou de potasse pour des installations à forte contre pression et à grande capacité.2 ° / SETTING ACCELERATOR: The setting accelerator will be: * Either an organic binder from the starch family, 25 * Or this organic binder whose action will be supplemented by a thermosetting agent such as alumina phosphate or phosphoric acid or soda or potash silicate for installations with high back pressure and high capacity.

30 Le liant organique a été choisi dans la famille des amylcés en fonction de son haut pouvoir agglomérant et de sa bonne viscosité.The organic binder was chosen from the family of starches according to its high agglomerating power and its good viscosity.

Pour obtenir un matériau à durcissement plus ou moins rapide, il conviendra de doser judicieusement 35 l'accélérateur de prise.In order to obtain a material with more or less rapid hardening, it will be advisable to dose the setting accelerator judiciously.

On peut définir, à titre d'exemple : - Une masse à durcissement normal :We can define, by way of example: - A mass with normal hardening:

Dans ce cas, le liant sera composé de : - 90% du produit de synthèse de la famille des 40 glycérols, 4In this case, the binder will be composed of: - 90% of the synthetic product of the family of 40 glycerols, 4

SS

- 5 - - 10% d'accélérateur de prise.- 5 - - 10% setting accelerator.

“ Une masse à durcissement rapide:“A fast-curing mass:

Dans ce cas le liant sera composé de : 5 - 80% du produit de synthèse de la famille des glycérols, - 20% d'accélérateur de prise.In this case, the binder will be composed of: 5 - 80% of the synthesis product of the glycerol family, - 20% of setting accelerator.

Cette nouvelle masse de bouchaye à donc notamment les avantages suivants : * 10 1. - Une plasticité constante quelques soient les conditions atmosphériques ce qui facilite grandement le stockage et la conservation.This new bouchaye mass therefore has the following advantages in particular: * 10 1. - Constant plasticity whatever the atmospheric conditions which greatly facilitates storage and conservation.

Cette même plasticité supprime toutes les préparations avant usage (réchauffage par exemple) et évite tout 15 problème au moment de l'injection.This same plasticity removes all preparations before use (reheating for example) and avoids any problem at the time of injection.

2. - Le matériau reste stable jusqu'à une température de 150°C, ce qui évite un durcissement à l'intérieur du cylindre de la boucheuse pouvant perturber le bon fonctionnement de l'appareil.2. - The material remains stable up to a temperature of 150 ° C, which prevents hardening inside the capper cylinder which can disturb the proper functioning of the device.

20 3. - La présence d'un accélérateur de prise, réagissant à partir de 150°, permet d'obtenir une obturation efficace du trou de coulée après un temps très court libérant ainsi la boucheuse.20 3. - The presence of a setting accelerator, reacting from 150 °, makes it possible to obtain an effective sealing of the taphole after a very short time, thus freeing the capper.

4. - L'absence de goudron, de résines et de 25 produits hydrocarbonés dans cette nouvelle masse évite la formation de poches gazeuses entraînant des flammes ou des projections de fonte.4. - The absence of tar, resins and 25 hydrocarbon products in this new mass avoids the formation of gas pockets causing flames or projections of cast iron.

5. - La combinaison du liant glycérol et de l'accélérateur de prise apporte au matériau une résistance 30 mécanique suffisante pour supporter l'érosion de la fonte et du laitier.5. The combination of the glycerol binder and the setting accelerator provides the material with sufficient mechanical strength to withstand the erosion of the pig iron and the slag.

6. - La nature des liants employés rend pratiquement nul le dégagement de vapeurs, gaz ou fumées.6. - The nature of the binders used makes the release of vapors, gases or fumes practically zero.

7. - L'infime dégagement de vapeurs, gaz ou 35 fumées observé est non toxique et ne présente aucun danger pour l'utilisateur.7. - The minute evolution of vapors, gases or fumes observed is non-toxic and does not present any danger to the user.

Il est indiqué ci-après quelques exemples de masses de bouchage relevant des compositions selon l'invention.Some examples of sealing masses belonging to the compositions according to the invention are indicated below.

4 0 Exemple 1; - 6 - 10% d'Argile 65% de sable siliceux 5% de carbone végétal 5 17% de glycérine 3% d'accélérateur de prise. Exemple 2: 10% d'Argile 60% de sable siliceux 10 5% de zirkon 5% de carbone végétal 17% de glycérine 3% d'accélérateur de prise. Exemple 3: 15 10% d'Argile 62% de sable siliceux 5% de corindon 5% de carbone végéta] 14% de glycérine 20 4% d'accélérateur de prise.4 0 Example 1; - 6 - 10% Clay 65% silica sand 5% vegetable carbon 5 17% glycerin 3% setting accelerator. Example 2: 10% Clay 60% silica sand 10 5% zirkon 5% vegetable carbon 17% glycerin 3% setting accelerator. Example 3: 15 10% Clay 62% silica sand 5% corundum 5% vegetable carbon] 14% glycerin 20 4% setting accelerator.

Exemple 4:_ 10% d'Argile 60% de sable siliceux 5% de carbone végétal 25 5% de chromite (ou bauxite) 16% de glycérine 4% d'accélérateur de prise. Exemple 5: 10% d'Argile 30 70% de chamotte 5% de carbone végétal 12% de glycérine 3% d'accélérateur de prise. Exemple 6 ; 35 10% d'Argile 70% d'andalousite 5% de carbone végétal 12% de glycérine 3% d'accélérateur de prise. 40 Exemple 7 : - 7 - Ί * 10% d'Argile 60% de bauxite 10% de corindon 5 5% de carbone vëyétaj 12% de glycérine 3% d'accélérateur de prise.Example 4: _ 10% Clay 60% silica sand 5% vegetable carbon 25 5% chromite (or bauxite) 16% glycerin 4% setting accelerator. Example 5: 10% Clay 30 70% chamotte 5% vegetable carbon 12% glycerin 3% setting accelerator. Example 6; 35 10% Clay 70% andalusite 5% vegetable carbon 12% glycerin 3% setting accelerator. 40 Example 7: - 7 - Ί * 10% Clay 60% bauxite 10% corundum 5 5% carbon vëyétaj 12% glycerin 3% setting accelerator.

Un certain nombre d'exemples ont été donnés pour illustrer la composition de masses de bouchage selon 10 l'invention, il est cependant bien entendu que ceux-ci ne sont pas limitatifs.A number of examples have been given to illustrate the composition of sealing masses according to the invention, it is however understood that these are not limiting.

Suivant les diverses sollicitations, il sera possible de moduler le pourcentage des liants et d'utiliser d'autres agrégats tels que magnésie, carbure de silicium, 15 etc...Depending on the various demands, it will be possible to modulate the percentage of binders and to use other aggregates such as magnesia, silicon carbide, etc.

Claims

1. Composition mixte pour le bouchage de trous de coulée de hauts-fourneaux , fours électriques et autres 5 appareils de fusion, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement formée de 70 à 80% d'éléments minéraux de base tels que argile réfractaire, agrégats réfractaires à haute résistance mécanique et pyroscopique, matières carbonées d'origine végétale, liants de la famille des glycérols et 10 accélérateurs de prise complétant l'effet de liaison du liant.1. Mixed composition for plugging tap holes in blast furnaces, electric ovens and other melting devices, characterized in that it is essentially formed from 70 to 80% of basic mineral elements such as refractory clay, refractory aggregates with high mechanical and pyroscopic resistance, carbonaceous materials of plant origin, binders of the glycerol family and 10 setting accelerators completing the binding effect of the binder.

2. Composition selon la revendication 1 caractérisée par une stabilité analytique compte-tenu de la régularité de ses composants.2. Composition according to claim 1 characterized by an analytical stability taking into account the regularity of its components.

3. Composition selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 2 caractérisée par une plasticité constante quelles que soient les conditions atmosphériques facilitant grandement le stockage et la conservation qui sera très longue (plusieurs mois).3. Composition according to any one of claims 1 to 2 characterized by a constant plasticity whatever the atmospheric conditions greatly facilitating storage and conservation which will be very long (several months).

4. Composition selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3 , caractérisée du simple fait de sa plasticité par une suppression des opérations préalables à l'usage telles que réchauffage, mélange, etc...4. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized by the simple fact of its plasticity by eliminating the operations prior to use such as reheating, mixing, etc.

5. Composition selon l'une quelconque des revendi-25 cations 1 à 4 , caractérisée par une stabilité du matériau jusqu'à 150°C évitant tout risque de durcissement dans l'appareil de bouchage pouvant perturber son bon fonctionnement et par voie de conséquence suppression de tout déchet.5. Composition according to any one of the claims 25 to 1, characterized by a stability of the material up to 150 ° C. avoiding any risk of hardening in the capping device which could disturb its proper functioning and consequently removal of all waste.

6. Composition selon l'une quelconque des revendi- 30 cations 1 à 5 caractérisée par la présence d'un accélérateur de prise réagissant à partir de 150°C permettant d'obturer * efficacement le trou de coulée dans un délai très court libérant ainsi l'appareil de bouchage.6. Composition according to any one of claims 1 to 5, characterized by the presence of a setting accelerator reacting from 150 ° C enabling the taphole to be effectively closed in a very short time, thus releasing the capping device.

7. Composition selon l'une quelconque des revendi-35 cations 1 à 6 caractérisée par l'absence de produits hydrocarbonés susceptibles de provoquer des poches gazeuses avec risques de flamme ou de projection de fonte.7. Composition according to any one of the claims 35 to 1, characterized by the absence of hydrocarbon products capable of causing gas pockets with risk of flame or of cast iron projection.

8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée par la combinaison du liant 40 glycérol et d'un accélérateur de prise permettant d'obtenir ' 4 f - S i » - 9 - un matériau à bonne résistance mécanique.8. Composition according to any one of claims 1 to 7 characterized by the combination of the glycerol binder 40 and a setting accelerator making it possible to obtain '4 f - S i' - 9 - a material with good mechanical resistance.

9. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 , caractérisée par une diminution, voire une 5 suppression des dégagements de vapeurs, gaz ou fumées consécutives à la nature des liants utilisés.9. Composition according to any one of claims 1 to 8, characterized by a reduction, even a suppression of the release of vapors, gases or fumes consecutive to the nature of the binders used.

10. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par une diminution, voire une suppression des dangers de toxicité pour l’utilisateur.10. Composition according to any one of claims 1 to 9, characterized by a reduction, or even elimination, of the dangers of toxicity for the user.