TWI646067B - 高爐爐床修復材料 - Google Patents

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Abstract

一種含有聚合物、樹脂、及水泥結合聚集體的調配物可作為可噴射混合物，其係以乾燥形式氣動式輸送到噴嘴(在此添加水)而被施加於表面。該可噴射混合物中的聚合物使其黏附及黏結用以容納熔融金屬之容器的內襯層表面，如碳磚。該調配物可被用以例如修復及保護高爐爐床內襯層。

Description

高爐爐床修復材料
本發明關於用於容納熔融金屬用之容器的修復材料。這些材料的用途為例如修復高爐爐床內襯層。
高爐被用以將鐵礦處理成鐵，及流延來自高爐之熔融形式的生成產物。高爐的內表面內襯耐火材料以容納熔融金屬。由於高爐大，結構複雜，且重建非常昂貴，故儘可能延長特定高爐之操作壽命為經濟上有益。增加操作壽命導致臨時修復爐耐火內襯層之需求增加。投入修復程序之時間及資源增加則降低高爐效率。結果必須減少用以修復爐內襯層之步驟所需的時間、費用及複雜性。
高爐爐床的內襯層在壁上有碳系(例如碳磚)或石墨系材料結合不同型式的冷卻系統。碳系砂漿可用於冷卻系統與壁之間。為了將熱從壁轉移到冷卻系統而需要高傳導性材料(如碳)。內襯層必需亦呈現低滲透率、高密度、高強度、及對化學侵蝕之高抗性。
在使用時，內襯層承受極端溫度，且必須對抗其所接觸的材料。因為內襯層磨損不均勻，所以在必須更換整個內襯層之前，就可能需要修復內襯層之特定 部分。修復高爐爐床可聯合爐胸噴漿(stack shotcrete)修復停機而進行。其一般以約18至24個月的間隔發生。完全重襯在現有的高爐操作中非常少見，且可能每20至30年才會發生。其可將材料投向在容器內部內襯的碳系或石墨系材料。此黏結材料必須可與碳系或石墨系材料黏結，且必須類似支撐其的碳系或石墨系材料而具有化學抗性及物理抗性之性質。
爐床內襯材料必須在爐床底部對抗鉛、鋅、鐵、及熔渣的化學侵蝕，且必須對抗由極端條件造成的物理降解。爐床溫度可為2500℉至3000℉(1371-1648℃)之範圍。爐床內襯材料亦必須對抗機械侵蝕。機械腐蝕因熔融鐵之移動與再循環，及因熔融鐵從爐流出而產生。另外，機械腐蝕因容器體積及爐床上的高密度鐵所造成的鐵靜壓力(ferrostatic pressure)而增加。
特定的已知爐床內襯材料含有不同型式的耐火碎石、鋁酸鈣水泥、及其他材料而產生可噴漿材料。將可噴漿材料混合水至可經由混凝土泵泵取的稠度，然後經由噴嘴藉由注射空氣及加速劑而噴灑，無需模板而形成整塊內襯層。
另一種已知的高爐爐床內襯層修復調配物已被揭述作為「人造頭蓋骨」而保護受損的爐床。該應用步驟包括氣動式地清理爐床，將界面活性劑噴灑在爐床壁磚上，然後將該壁以含噴漿混合物之碳化矽(SiC)噴漿。噴漿混合物必須具有使其可被混凝土泵泵取的粒度分布。此應用步驟具有噴漿固有的缺點，如需要大型及 昂貴的設備且涉及長設置時間，為了將材料黏附於碳磚而需要噴灑界面活性劑之額外步驟，及噴漿混合物必須具有使其可被混凝土泵泵取的粒度分布。
現已使用乾燥氣動噴射用裝置，如Reed LOVA噴鎗、Allentown N-1噴鎗、Piccola噴鎗等，將耐火修復材料投向高爐內表面。過去已知的噴射步驟對於爐胸作業及爐床修復係遵照特定的高爐而利用標準冷卻步驟。然後氣動式地清理爐之側壁，且將爐床修復材料噴射至壁上。爐升溫可藉由從約70℉(21℃)開始，然後將材料加熱至350℉(177℃)，且將爐在350℉(177℃)維持8小時而完成。然後將爐以4小時的時間升溫至600℉(316℃)。最後將爐在600℉(316℃)停留12小時。此時爐已可再度開始備援。
本發明關於一種用以修復用以容納熔融金屬之容器內襯層的調配物。該調配物可用以例如修復及保護高爐爐床內襯層。該調配物為單成分系統，當將該調配物噴射在位於高爐爐床之碳磚表面上時，其黏附碳磚。該調配物含有耐火聚集體(aggregate)、水泥、樹脂、及聚合物。該調配物之應用方法包括藉如氣動式清理而清理調配物欲黏附的碳磚表面。然後將碳磚除塵。接著將本發明之調配物噴射在碳磚表面上成為單層材料。由於材料之體積及密度，大型垂直區域可能需要一些錨栓。
本發明之調配物為噴射調配物而非噴漿調配物。可噴漿材料為混合水成為可經由混凝土泵泵取的稠 度，然後經由噴嘴藉由注射空氣及加速劑而噴灑，無需模板而形成整塊內襯層之材料。本發明之可噴射(或噴漿)混合物係以乾燥形式氣動式輸送到噴嘴(在此添加水)而施加。可噴射混合物優於噴漿混合物在於前者不必具有使其可被混凝土泵泵取的粒度分布。可噴射混合物內含有乾粉加速劑，而在其一被施加於壁時即被固定。加速劑可包括但不限於矽酸鈉、鋁酸鈉、熟石灰、與氯化鈣。濕式噴漿可使用同一加速劑，除了其被分開泵送至噴嘴，且可為乾粉或漿液。
本發明之調配物在噴嘴處結合水之後製造黏性、可噴射材料。生成材料黏附及黏結碳磚；該黏附有助於防止本發明之調配物從碳磚裂開及剪切。其為全效材料且黏附無界面活性劑表面。本發明調配物之特定具體實施例在低至45℉(7.2℃)之溫度施加時仍黏附碳磚。
聚合物、樹脂、及水泥被用於本發明調配物之具體實施例的聚集體混合物之黏結系統。各成分作用而將本發明之調配物適當地黏結高爐爐床碳磚。溶於水中的聚合物使本發明之調配物在最初溫度範圍為例如59℉至77℉(15℃至25℃)的溫度黏附碳磚。水泥在該最初溫度範圍將材料固定及產生其最初黏結強度。接著樹脂材料開始在約200℉(93℃)固定。此系統的組合製造成功助於保護高爐碳磚的材料。
聚合物為一型化學化合物、或包括有許多種重複結構之化合物的混合物。該重複結構為藉共價化學鍵鍵聯在一起之低分子量分子。用於本發明調配物之聚 合物為在各種應用中具有大範圍的功能性及益處之水溶性聚合物。用於本發明調配物之聚合物為碳系，因此具有碳產率，其可由碳產率測試(Conardson)測定，如ASTM標準測試D2416。可用於本發明調配物之聚合物可包括任何市售的水溶性聚合物，如纖維素、聚葡萄糖、聚(N-乙烯基吡啶)、聚(丙烯醯胺/丙烯酸)、聚(丙烯酸)、聚(乙二醇)、聚(環氧乙烷)、聚(N-乙烯基吡咯啶酮)、聚(乙烯醇)、聚丙烯醯胺、與聚乙烯亞胺、及這些聚合物的組合。本發明之調配物為連同水與壓縮空氣噴灑在壁上的噴射材料；溶於調配物之水溶性聚合物可化學黏結碳磚。該聚合物按全部調配物批料(包括液體及固體)之百分比計可組成0.01重量百分比(含)至30重量百分比(含)、0.05重量百分比(含)至25重量百分比(含)、0.1重量百分比(含)至20重量百分比(含)。
樹脂為熱固性聚合物。聚合物為一型化學化合物、或包括有許多種重複結構之化合物的混合物。該重複結構為藉共價化學鍵鍵聯在一起之低分子量分子。樹脂可隨溫度增加而黏結及固定。樹脂在約200℉(93℃)開始交聯，且此性質對本發明之調配物提供額外的低溫強度。可用於本發明之樹脂包括但不限於這些聚合物：酚系酚醛清漆樹脂、酚系可溶酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、環氧基-聚酯混成樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯、丙烯酸、及這些材料的混合物。該樹脂按全部調配物批料(包括液體及固體)之百分比計可組成0.01重量百分比(含)至30重量百分比(含)、0.03重量百分比(含)至 25重量百分比(含)、0.05重量百分比(含)至20重量百分比(含)。
水硬性水泥為本發明調配物之另一成分。水硬性水泥為一型因當與水混合時形成水合化合物而固定之黏結劑，且被用以將聚集體成分黏結在一起。水硬性水泥包括有SiO2、Al2O3、Fe2O3、與CaO的各種組合。一些實例包括但不限於這些水泥：所有型式的波特蘭水泥、高爐水泥、煙道灰波特蘭水泥、礬土水泥(Ciment Composè)、火山灰水泥(Puzzolane cement)、高鋁水泥(鋁酸鈣水泥)、布厄特(Brunauer)水泥、格勒諾勃(Grenoble)水泥、及羅馬水泥。該水泥按全部調配物批料(包括液體及固體)之百分比計可組成0.01重量百分比(含)至20重量百分比(含)、0.05重量百分比(含)至18重量百分比(含)、0.1重量百分比(含)至15重量百分比(含)。該水泥可組成乾燥調配物之0.01重量百分比(含)至15重量百分比(含)、乾燥調配物之0.01重量百分比(含)至14重量百分比(含)、乾燥調配物之0.01重量百分比(含)至13重量百分比(含)、乾燥調配物之0.01重量百分比(含)至12重量百分比(含)、乾燥調配物之0.01重量百分比(含)至11重量百分比(含)、或乾燥調配物之0.01重量百分比(含)至10重量百分比(含)。
聚集體為本發明調配物之另一成分。所使用的聚集體型式可包括但不限於煅燒燧石黏土(或燒磨土)、煅燒高嶺土(如Mulcoa® 47)、煅燒鋁礬土高嶺土(如Mulcoa® 60或Mulcoa® 70)、紅柱石(alusite)、管狀氧化 鋁、碳化矽、氮化矽、煅燒氧化鋁、反應性氧化鋁、水合氧化鋁、矽石煙(亦稱為發煙矽石或微矽石)、白熔凝氧化鋁、棕熔凝氧化鋁、煅燒鋁礬土、矽砂、矽石、黏土、藍晶石、尖晶石、熔凝矽石、鋯石、氧化鋯、及其組合。Mulcoa為煅燒由泥土開採的高嶺土黏土或鋁氧高嶺土黏土、及其生成產物之特定方法的商標名。本發明混合物之一實例包括以Mulcoa 60、管狀氧化鋁、碳化矽、煅燒氧化鋁、反應性氧化鋁、及矽石煙作為使用的聚集體。在本發明調配物之一些具體實施例中，該耐火聚集體以5重量百分比(含)至90重量百分比(含)、8重量百分比(含)至85重量百分比(含)、10重量百分比(含)至80重量百分比(含)、40重量百分比(含)至90重量百分比(含)、45重量百分比(含)至90重量百分比(含)、50重量百分比(含)至90重量百分比(含)、及55重量百分比(含)至90重量百分比(含)之範圍之量存在於濕調配物中。
關於粒度，Mulcoa 60為US-4+8網目(4.75至2.36毫米)，管狀氧化鋁為US-6至-50網目(小於3.35毫米至小於0.3毫米)，碳化矽為US-100網目(小於0.15毫米)與US-200網目(0.075毫米)，及其他成分(水溶性聚合物、樹脂、金屬、水泥、氧化鋁、及添加劑)為US-200網目(0.075毫米)。此選擇可使本發明之調配物可被噴射。各種本發明調配物可含有被保留在9.5毫米篩目、8毫米篩目、6毫米篩目、5毫米篩目、4毫米篩目、3毫米篩目、或2毫米篩目上的部分。
本發明之調配物可進一步包括含金屬物質。可使用的含金屬成分包括但不限於鋁、矽、矽鐵、氮化矽鐵、二氧化鈦、及其組合。在本發明之特定具體實施例中，該金屬化合物以0.01重量百分比(含)至10重量百分比(含)、0.015重量百分比(含)至9重量百分比(含)、0.02重量百分比(含)至8重量百分比(含)之範圍之量存在於濕調配物中。
本發明可併入分散劑，其可包括但不限於粉碎多磷酸鈉玻璃(六偏磷酸鈉)、其他的磷酸鈉、有機分散劑(如萘磺酸鹽)、木磺酸鈉(sodium lignosulfonates)。在本發明之特定具體實施例中，該多磷酸鈉玻璃以0.01重量百分比(含)至5重量百分比(含)、0.015重量百分比(含)至4.5重量百分比(含)、0.02重量百分比(含)至4重量百分比(含)之範圍之量存在於調配物中。
本發明之調配物可含有水泥用之乾粉加速劑。此加速劑之一實例為熟石灰(Ca(OH)2)，但是亦可使用許多種已知將水泥加速的其他化合物，如氧化鎂(MgO)、氫氧化鎂、及鋰化合物。在本發明之特定具體實施例中，該熟石灰以0.01重量百分比(含)至5重量百分比(含)、0.015重量百分比(含)至4.5重量百分比(含)、0.02重量百分比(含)至4重量百分比(含)之範圍之量存在於調配物中。
本發明之調配物可含有聚合物纖維，如聚烯烴、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、及PE與PP的組合。這些纖維被用以在乾燥循環期間幫助製造在混合物中的開 放孔隙，而有助於乾燥程序。在本發明之特定具體實施例中，該聚合物纖維以0.01重量百分比(含)至5重量百分比(含)、0.015重量百分比(含)至4.5重量百分比(含)、0.02重量百分比(含)至4重量百分比(含)之範圍之量存在於濕調配物中。
相較於濕泵式噴漿混合物，乾燥、氣動式輸送、可噴射混合物易於啟動、停機、及清理。清理可噴射混合物不需要水。當使用可噴射混合物時，噴嘴可距噴嗆至多水平1000呎(300米)或垂直500呎(150米)。乾燥可噴射混合物極為適合約10至15噸(9000公斤至14000公斤)之小型設施。乾燥可噴射混合物應用設備的成本低，且維護需求比噴漿混合物與泵低，及在大部分的市場上易於取得。噴漿材料係以濕形式運送，而乾燥噴射材料係以空氣推進；因此，可噴射混合物之小心控制粒度及固定時間比噴漿較不嚴格。
由本發明之調配物製造的流延或噴射材料之密度可大於122磅/立方呎(1.95克/立方公分)、125磅/立方呎(2.00克/立方公分)、130磅/立方呎(2.08克/立方公分)、大於135磅/立方呎(2.16克/立方公分)、大於140磅/立方呎(2.24克/立方公分)、或大於145磅/立方呎(2.32克/立方公分)。由本發明之調配物製造的流延或噴射材料之孔隙度可小於25體積百分比、小於22體積百分比、小於20體積百分比、或小於18體積百分比。
10‧‧‧測試塊組件
12‧‧‧頂部
14‧‧‧底部
20‧‧‧上部
22‧‧‧下部
24‧‧‧接觸面
30‧‧‧長度
32‧‧‧寬度
34‧‧‧高度
36‧‧‧上部之最小面高度
38‧‧‧下部之最小面高度
第1圖為一層本發明調配物A在碳磚上火燒後的相片。
第2圖為一層先行技術調配物B在碳磚上火燒後的相片。
第3圖為一塊本發明調配物A在Zn/Fe暴露杯形測試後的橫切面相片。
第4圖為一塊先行技術調配物B在Zn/Fe暴露杯形測試後的橫切面相片。
第5圖為一塊本發明調配物A在Pb/Fe暴露杯形測試後的橫切面相片。
第6圖為一塊先行技術調配物B在Pb/Fe暴露杯形測試後的橫切面相片。
第7圖為一塊本發明調配物A在高爐熔渣暴露杯形測試後的橫切面相片。
第8圖為一塊先行技術調配物B在高爐熔渣暴露杯形測試後的橫切面相片。
第9圖為斜面剪切測試塊之組件的透視圖。
第10圖顯示被壓碎後的混合物剪切樣品C6。碳磚在本發明調配物材料的上方。
設計用以容納熔融金屬之容器內襯含耐火聚集體之保護層。高爐為用以將鐵礦處理成鐵之巨大容器，而為此容器之一實例。
含有耐火聚集體、水泥、樹脂、及聚合物之調配物可在噴嘴處結合水，且可被施加於設計用以容納熔融金屬之容器(例如高爐)的內部。此調配物在容器內襯層形成保護層。本發明之調配物亦可用以修復現有的保護性內襯層。
當結合水時，此調配物製造可黏結在高爐(BF)爐床內的碳磚之噴射材料(或噴漿)。此噴漿被用以修復及保護高爐爐床碳磚。此噴漿為高爐爐床修復步驟之關鍵成分，因為其可被直接噴射在碳磚上成為單層而施加。其亦含有樹脂，依所使用的樹脂可在大約200℉(93℃)之溫度產生熱固定。
當水溶解本發明調配物之聚合物時，其製造透明、高黏性、及膠黏狀混合物。當結合調配物之其他成分時，此膠黏狀混合物使調配物黏附容器內襯層之碳磚而保護之。聚合物連同樹脂提供元素碳而將調配物共價鍵結碳磚。此化學鍵使調配物在容器底部保護碳磚免於化學及機械侵蝕。存在於調配物中的水泥為因當混合水時形成水合化合物而固定之黏合劑型式，且被用以將聚集體成分黏結在一起。
本發明調配物之乾燥成分可在混合器中結合。乾燥摻合可在Simpson混合器中進行約10至20分鐘，且可將摻合調配物以50磅(22.6公斤)袋裝袋。摻合調配物之袋應保持在乾燥、無水環境中，以防止水與水泥反應而形成凝塊。
為了施加本發明之材料而以與施加先前已知材料相同的方式將容器冷卻。為了施加本發明之修復材料，將容器冷卻至約70℉(21℃)。然後一旦裝設該材料，則依照先行技術材料用之步驟將容器加熱。逐步或分段增加溫度使自由水及化學水有充分的時間散逸，而不會使該材料從碳磚剝離。
[實施例I]
為了比較由先行技術調配物及本發明調配物所獲得的性質之差異，以相同的耐火聚集體完成2種測試材料。
本發明調配物A含有20.5重量百分比之Mulcoa® 60、38.5重量百分比之管狀氧化鋁、12重量百分比之碳化矽、2重量百分比之水溶性聚合物、0.5重量百分比之酚系酚醛清漆樹脂、1.2重量百分比之二氧化鈦、10重量百分比之氧化鋁、10重量百分比之鋁酸鈣水泥、5重量百分比之矽石煙、及0.3重量百分比之添加劑。然後將7.25重量百分比之水加入此組合而使其可流延。將乾燥成分在習知耐火混合器中混合。在將材料乾燥至230℉(110℃)之後，對生成的流延材料樣品進行破裂模數(MOR)、冷抗碎強度(CCS)、體密度、及視孔隙度百分比。
表I的結果為3份本發明調配物A之樣品的平均值。
先行技術調配物B含有20.5重量百分比之Mulcoa® 60、38重量百分比之管狀氧化鋁、12重量百分比之碳化矽、2重量百分比之矽砂、2重量百分比之藍晶石、15重量百分比之氧化鋁、5重量百分比之鋁酸鈣水泥、5重量百分比之矽石煙、及0.5重量百分比之添加劑。然後將5.8重量百分比之水加入該混合物而使其可流延。將這些成分在習知耐火混合器中混合。在將材料乾燥至230℉(110℃)之後，對生成樣品進行破裂模數(MOR)、冷抗碎強度(CCS)、體密度、及視孔隙度百分比。先行技術調配物B之樣品的這些測試結果示於表II。
[實施例II]
測試本發明調配物A及先行技術調配物B之樣品，以比較其黏附碳磚的能力。將大約半吋(12毫米)厚的本發明調配物A及先行技術調配物B之層置於各片 碳磚上方。將覆蓋各別調配物的兩片碳磚在還原大氣中以2500℉(1371℃)火燒。第1圖顯示本發明調配物A在碳磚上火燒之後。第2圖顯示先行技術調配物B在碳磚上火燒之後。本發明調配物A黏附碳磚；先行技術調配物B不黏附；以手可將先行技術調配物B從碳磚上拉除。
[實施例III]
測試本發明調配物A及先行技術調配物B之樣品，以比較其承受化學腐蝕的能力。在高爐中，化學侵蝕為暴露於鉛/鐵、鋅/鐵、及熔渣的結果。準備一塊測為2吋乘2吋(5公分×5公分)之各材料。在各塊中央鑽孔以將金屬樣品保持在材料內。
對其中放置Zn/Fe之本發明調配物A及先行技術調配物B之樣品實行杯形測試。將含Zn/Fe之樣品在1400℉(760℃)對還原大氣暴露5小時。1400℉(760℃)比Zn沸騰且變成蒸汽之溫度稍低。所使用的Zn/Fe樣品的重量比例為大約1 Zn：6 Fe。
第3圖顯示一塊本發明調配物在測試後的切面。第4圖顯示一塊先行技術調配物在測試後的切面。這些相片顯示本發明調配物樣品與先行技術樣品在Zn/Fe暴露測試後的腐蝕無差異。
[實施例IV]
準備各測為2吋乘2吋(5公分×5公分)之本發明調配物A及先行技術調配物B之塊。在各塊中央鑽孔以將金屬樣品保持在材料內。對其中放置Pb/Fe之本發明調配物A及先行技術調配物B之樣品實行杯形測 試。將含Pb/Fe之樣品在2500℉(1400℃)對還原大氣暴露5小時。2500℉(1400℃)比Pb沸騰且變成蒸汽之溫度稍低。所使用的Pb/Fe樣品的重量比例為大約1 Pb：3.5 Fe。
第5圖顯示一塊本發明調配物在測試後的切面。第6圖顯示一塊先行技術調配物在測試後的切面。這些相片顯示本發明調配物樣品與先行技術樣品在Pb/Fe暴露測試後的腐蝕無差異。
[實施例V]
準備各測為2吋乘2吋(5公分×5公分)之本發明調配物A及先行技術調配物B之塊。在各塊中央鑽孔以將金屬樣品保持在材料內。使用100%高爐熔渣C，對本發明調配物A及先行技術調配物B之樣品實行杯形測試。高爐熔渣C之樣品組成物提供於表III。將含熔渣之樣品在2800℉(1540℃)對還原大氣暴露5小時。熔渣在2800℉(1540℃)熔化，且其為熔融鐵離開高爐流出孔之溫度。
第7圖顯示一塊本發明調配物在測試後的切面。第8圖顯示一塊先行技術調配物在測試後的切面。本發明調配物塊之鑽孔切面保留高爐熔渣，而先行技術組成物塊呈現從杯幾乎穿越該塊至塊外部的熔渣穿透。
[實施例VI]
測量從本發明調配物A流延之塊在暴露於1500℉、2000℉、2500℉、及2700℉繼而冷卻之後的物理性質。測試結果示於表IV。
[實施例VII]
對本發明調配物樣品實行鹼杯形測試，以測定抗鹼性。將3份本發明調配物之杯形樣品置於氧化大氣中，及將3份本發明調配物之樣品置於具有還原大氣之粗耐火土焦炭箱中。將4克之鹽置於各杯中。樣品A2含有Na2CO3，樣品B2含有K2CO3，及樣品C2具有以上兩種的50：50混合物。將杯樣品緩慢升溫(300℉(149℃)/小時)至2500℉(1371℃)，且在2500℉保持5小時。表V顯示置於氧化大氣中的立方體之資料，及表VI顯示置於還原大氣中的立方體之資料。
[實施例VIII]
對由被噴射的本發明調配物形成之塊實行熱震測試。從本發明調配物之噴射板(已在230℉(110℃)乾燥24小時)切出立方體。然後將10個立方體在2000℉(1093℃)火燒5小時，接著開始熱循環測試。該熱循環係在2000℉(1093℃)實行。將一組5個為77℉(25℃) 之立方體在2000℉(1093℃)爐中放置30分鐘。然後為了震動樣品，立刻將樣本置於充滿流動冷水之容器中。將其在水中靜置5分鐘，然後在室溫在氧化鋁托架上以風扇對其上吹風而冷卻30分鐘。最後檢視各樣品之破裂。將此程序重複10次循環。測試結果示於表VII。立方體評比以0至5之尺度報告，其中0表示無裂痕，1表示輕微裂開，2表示中度裂開，3表示大量裂開，4表示嚴重裂開，及5表示一片立方體完全瓦解。其報告第10循環之後立方體狀況之評比(以0至5之尺度)、及各第1至第10循環之後的評比之和(以0至50之尺度)。
[實施例IX]
對由碳磚(用於高爐爐床內部的相同型式)、本發明調配物、及將本發明組成物噴射在碳磚上的組合形成的塊組件實行斜面剪切測試。第9圖顯示測試塊組件10，其具有頂部12、底部14、及沿相對水平傾斜之接觸面24接觸下部22的上部20。測試塊組件具有長度30、寬度32、及高度34。上部之最小面高度36表示在接觸面24與頂部12之間的上部20上的最小面距離。下部之最小面高度38表示在接觸面24與底部24之間的下部22上的最小面距離。用於樣品測試之尺寸為：長度 30為2.5吋或63.5毫米，寬度32為2吋或50.8毫米，高度34為3吋或76.2毫米，上部之最小面高度36為0.5吋或12.7毫米，及下部之最小面高度38為0.5吋或12.7毫米。接觸面24對水平之傾斜角為39°。
使用以下步驟實行該分析：
1.將碳磚/本發明調配物材料在230℉(110℃)乾燥24小時。
2.將碳磚、本發明調配物、及具有被噴射的本發明調配物之碳磚以形成第9圖之立方體設計之方式切開。
3.將該立方體在粗耐火土焦炭箱中在2000℉(1093℃)以每小時300℉(149℃)之升溫速率焦化5小時。
4.對各立方體實行冷抗碎強度測試，將各立方體拍照，及記錄壓碎壓力。
5.將該立方體以7000磅(3200公斤)/分鐘之固定速率壓碎。
表VIII有各樣品之冷抗碎的結果及平均值。
本發明之多種修改及變動為可能的。因此應了解，在以下申請專利範圍之範圍內，本發明可如特定揭述以外而實行。

Claims (18)

  1. 一種乾燥之耐火組成物，其包含：5重量%至97重量%的聚集體(aggregate)，其包含選自於由下列所組成之群組之材料：煅燒燧石黏土、煅燒高嶺土、煅燒鋁礬土高嶺土、紅柱石、管狀氧化鋁、碳化矽、氮化矽、煅燒氧化鋁、反應性氧化鋁、水合氧化鋁、矽石煙、白熔凝氧化鋁、棕熔凝氧化鋁、煅燒鋁礬土、矽砂、矽石、黏土、藍晶石、尖晶石、熔凝矽石、鋯石、氧化鋯、及其組合；0.01重量%至32重量%之水溶性聚合物，其選自於由下列所組成之群組：纖維素、聚葡萄糖、聚(N-乙烯基吡啶)、聚(丙烯醯胺/丙烯酸)、聚(丙烯酸)、聚(乙二醇)、聚(環氧乙烷)、聚(N-乙烯基吡咯啶酮)、聚(乙烯醇)、聚丙烯醯胺、聚乙烯亞胺、及其組合；0.01重量%至32重量%之樹脂，其選自於由下列所組成之群組：酚系酚醛清漆樹脂、酚系可溶酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、及其組合；及0.01重量%至16重量%之水泥，其包含選自於由下列所組成之群組之材料：二氧化矽、氧化鋁、氧化鐵(III)、氧化鈣、及其組合。
  2. 如請求項1之耐火組成物，其中該聚集體包含選自由煅燒鋁礬土高嶺土、紅柱石、管狀氧化鋁、碳化矽、氮化矽、煅燒氧化鋁、反應性氧化鋁、水合氧化鋁、矽石煙、白熔凝氧化鋁、棕熔凝氧化鋁、煅燒鋁礬土、 及其組合所組成的群組之材料。
  3. 如請求項1之耐火組成物，其中該水溶性聚合物包含聚(N-乙烯基吡咯啶酮)。
  4. 如請求項1之耐火組成物，其中該樹脂選自由酚系酚醛清漆樹脂、酚系可溶酚醛樹脂、環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、及其組合所組成的群組。
  5. 如請求項1之耐火組成物，其中該水泥包含鋁酸鈣水泥。
  6. 如請求項1之耐火組成物，其中該水泥包含選自由波特蘭水泥、高爐水泥、煙道灰波特蘭水泥、礬土水泥(Ciment Composè)、火山灰水泥(puzzolane cement)、高鋁水泥、布厄特(Brunauer)水泥、格勒諾勃(Grenoble)水泥、羅馬水泥、及其組合所組成的群組之材料。
  7. 如請求項1之耐火組成物，其進一步包含含金屬成分。
  8. 如請求項7之耐火組成物，其中該含金屬成分選自由鋁、矽鐵、氮化矽鐵、二氧化鈦、及其組合所組成的群組。
  9. 如請求項1之耐火組成物，其進一步包含分散劑。
  10. 如請求項9之耐火組成物，其中該分散劑選自由磷酸鈉、萘磺酸鹽、及木硫酸鈉(sodium lignosulfates)所組成的群組。
  11. 如請求項1之耐火組成物，其進一步包含乾粉加速劑。
  12. 如請求項11之耐火組成物，其中該乾粉加速劑為選自由熟石灰、氫氧化鎂、與含鋰化合物所組成的群組之材料。
  13. 如請求項1之耐火組成物，其進一步包含含有聚烯烴之纖維。
  14. 如請求項13之耐火組成物，其中該聚烯烴包含聚乙烯、聚丙烯、或聚乙烯與聚丙烯的組合。
  15. 如請求項1之耐火組成物，其結合7.25重量百分比之水及在還原大氣中以1370℃火燒後，產生密度大於1.95克/立方公分之產物。
  16. 如請求項1之耐火組成物，其結合7.25重量百分比之水及在還原大氣中以1370℃火燒後，產生孔隙度小於25體積百分比之產物。
  17. 如請求項1之耐火組成物，其中該聚集體以乾燥之耐火組成物之40重量百分比以上至90重量百分比以下之量存在。
  18. 如請求項1之耐火組成物，其中該水泥以乾燥之耐火組成物之0.01重量百分比以上至15重量百分比以下之量存在。
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