專利名稱：干式中間罐涂布材料及其施工方法
技術領域：
本發明涉及低溫固化性干式中間罐涂布材料及其施工方法。
背景技術：
連續鑄鋼中，中間罐具有進行熔鋼的分配、溫度均勻、使脫酸產物漂浮等的作用。中間罐的內襯耐火物通常為了防止熔鋼污染和保護內襯耐火物而被覆氧化鎂、白云石等的堿性耐火原料為主要材料的薄層耐火性涂布材料。一般通過添加水、然后噴涂或抹涂進行其施工。
涂布材料施工后，在使用前進行加熱干燥。然而，添加在涂布材料中的水即使通過干燥也不完全脫凈，由于水為原因的吸氫導致鋼制品的質量降低。
另外，涂布材料因損耗等殘留厚度減少時拆開再新施工，但是由于對內襯耐火物的燒結，拆開需要相當多的勞力和時間，故使中間罐的運轉率降低。
因此近年提出了采用干式的涂布材料施工法方案(特許文獻1、2)。該方法在配有內襯耐火物的中間罐內設芯子，在內襯耐火物與芯子之間投入耐火性原料與粘合劑組成的不加水的干粉狀的涂布材料，填充后，從芯子的內側使用煤氣噴燈等加熱，使涂布材料固化。這種干法與噴涂或抹涂不同，由于在涂布材料中不加水，故可解決前述的吸氫或燒結的問題。
特許第3342427號公報[特許文獻2]特許第2567770號公報發明內容過去，前述的干法使用的涂布材料，為了采用加熱干燥進行固化，故使用熱塑性樹脂作為粘合劑。然而，由于此時是從通過芯子的內側加熱，還由于涂布材料本身有絕熱性，因此施工體的里面尤其是背面部難以受到充分的加熱。另外，由于中間罐運轉率的關系，實際狀況是加熱升溫不用很長的時間。
由于這些原因，涂布材料在施工以后的加熱干燥中不能受到充分的加熱，施工體強度不夠。涂布材料的施工體與內襯耐火物不同，施工厚度薄，一般為30-100mm，如果施工體強度不夠，則由于中間罐移送時受到的沖擊等容易產生倒塌。
作為這種干法的涂布材料使用的粘合劑，熟知酚醛樹脂或硅酸鹽的水合物。如果增加粘合劑的添加量，即使是溫度較低的干燥，施工體也可得到足夠的強度。然而，酚醛樹脂量增多時，由于樹脂碳化導致殘留碳成分增多，吸碳導致產生熔鋼污染問題，中間罐涂布材料具有的防熔鋼污染的效果遭到破壞。
粘合劑使用硅酸鹽水合物的場合，由于加熱干燥時水分從硅酸鹽中溶出，故涂布材料組織成濕潤狀態，促進粘合劑的擴散，有利于施工體呈現固化。然而，加熱干燥容易不充分的背面部的水分作為結晶水殘留，加熱干燥時產生沸騰，出現涂布材料的一部分與中間罐內襯層的表面剝離的現象。
本發明是解決上述以往課題的干式中間罐涂布材料及其施工方法。本發明的干式中間罐涂布材料的特征在于，含有耐火性原料與作為粘合劑的硅酸鹽和/或酚醛樹脂，同時相對于前述耐火性原料100質量份添加熔點50-120℃的有機固化賦予劑0.05-5質量份。另外，本發明的干式中間罐涂布材料的施工方法，是在中間罐中放入芯子，在設于內襯耐火物與芯子之間的間隙中，填充前述的干式中間罐涂布材料，然后通過芯子使涂布材料加熱固化。
本發明使用的硅酸鹽與酚醛樹脂具有作為粘合劑的作用，芯子脫出后賦予施工體強度。除此之外，硅酸鹽具有高溫下使用施工體時賦予強度的效果。
本發明在這些粘合劑中組合熔點50-120℃的有機固化賦予劑，可通過其相溶作用降低粘合劑的軟化點，采用溫度較低的加熱干燥獲得足夠的施工體強度。另外，根據同樣的效果，即使是粘合劑使用酚醛樹脂的場合，不增加酚醛樹脂的添加量也可以得到足夠的施工體強度，因此也可以避免吸碳的問題。
有機固化賦予劑與粘合劑的相溶化，促進粘合劑對涂布材料組織的擴散。另外，由于有機固化賦予劑熔點是50～120℃，故加熱干燥或預熱時有機固化賦予劑迅速地揮發，在涂布材料施工體上均勻地形成微細氣孔。結果，使用硅酸鹽水合物的場合，在加熱干燥時該水合物產生的水蒸汽容易在施工體外從前述微細氣孔中迅速放出，不存在產生沸騰現象的問題。
另外，粘合劑使用酚醛樹脂的場合，由于利用有機固化賦予劑形成前述的微細氣孔，故促進酚醛樹脂的揮發性成分揮發，可謀求促進涂布材料的固化，由于賦予早期的強度，所以進一步提高防止施工體倒塌的效果。
本發明的干式中間罐涂布材料，如上所述，即使在溫度較低的加熱干燥中也可以對施工體賦予足夠的干燥強度。不需要大量地添加粘合劑，也沒有吸碳的問題。另外，硅酸鹽水合物成為粘合劑時，也沒有產生沸騰的現象。
就中間罐涂布材料的剝離、倒塌來講，由于涂布材料與內襯耐火物不同，施工厚度極薄，又因施工時不添加水，是沒有燒結的干式施工，故是顯著產生的問題。從中間罐涂布材料的使用目的考慮，防止吸碳也是極重要的課題。本發明是謀求解決該干式中間罐涂布材料的特有且重要問題與課題的發明，其產業上的利用性極高。
本發明使用的耐火性原料與以往材質沒有特別改變，例如為氧化鎂、菱鎂礦、白云石、氧化鈣、氧化鋁、氧化硅及其組合。其中從鋼清潔的角度考慮，優選主體使用氧化鎂、菱鎂礦、白云石、氧化鈣的堿性原料。另外，也可以成為前述堿性材質為主體的耐火物回收品。粒度例如最大為1-3mm，適當地調整成粗粒、中粒、微粒。
粘合劑為硅酸鹽和/或酚醛樹脂時，這些粘合劑的使用量相對于耐火性原料100質量份，最好是1-10質量份，不足1質量份時，存在固化性差的傾向。超過10質量份時，酚醛樹脂的場合，由于擔心殘留碳成分引起的進入熔鋼的吸碳，因而不好。而硅酸鹽水合物的場合，使用量過多時除了耐腐蝕性降低外，還容易引起結晶水為原因的涂布材料的經時變化。硅酸鹽為粉末狀的硅酸鹽或硅酸鹽水合物。作為其具體例，是選自Na2SiO3、Na2SiO3·4H2O、Na2SiO3·5H2O、Na2SiO3·6H2O、Na2SiO3·9H2O的1種以上。
硅酸鹽的水合物如前述有結晶水原因的經時變化問題。因此使用硅酸鹽水合物的場合，優選硅酸鹽水合物的添加量少。本發明通過組合特定的有機固化賦予劑，即使使該硅酸鹽水合物的添加量比以往材質少，也可以得到足夠的施工體強度。
酚醛樹脂為熱塑性或熱固性的粉末狀或碎片狀。從與有機固化賦予劑相溶性的觀點考慮，優選熔點120℃以下的熱固性酚醛樹脂。
有機固化賦予劑為熔點50～120℃的有機化合物。熔點不足50℃時，涂布材料在保管時與耐火性原料反應固化，造成施工困難。熔點超過120℃時，干式施工中的短時間干燥時施工體的背面部分不充分固化，施工體可能倒塌，不能得到本發明的效果。
本發明使用的有機固化賦予劑的具體例是選自內酰胺類、乙酰替苯胺類、烷基酚類等的一種以上。再具體地講，內酰胺類可舉出ε-己內酰胺，乙酰替苯胺類可舉出乙酰替苯胺和/或乙酰乙酰替苯胺，烷基酚類可舉出對叔丁基苯酚和/或對辛基苯酚等。此外，乙酰替苯胺與乙酰乙酰替苯胺中也包含其甲基/二甲基衍生物類、甲氧基/乙氧基衍生物類、羧酸衍生物類、乙酰胺基衍生物類、氨基磺酸衍生物類及其鹽，氯代衍生物類等。
以上的有機固化賦予劑中，特別優選乙酰替苯胺或乙酰乙酰替苯胺的乙酰替苯胺類。乙酰替苯胺類與其他的有機固化賦予劑不同，是非潮解性且無臭。潮解性的場合，固化賦予劑的水分在涂布材料保管時與耐火性微粉反應后，涂布材料容易發生經時變化。
另外，有機固化賦予劑的殘炭性容易成為形成對提高干燥性有效果的微細氣孔的弊病。乙酰替苯胺類沒有殘炭性，涂布材料的加熱干燥性比殘炭性的烷基酚類好。
有機固化賦予劑的使用量，相對于耐火性原料粉末100質量份為0.05-5質量份。不足0.05質量份時固化性不充分、且干燥性也差。反之超過5質量份時，施工體變成多孔質，耐腐蝕性降低。更優選的范圍為0.1～3質量份。
本發明的涂布材料組成中還可以根據需要添加有機短纖維、有機潤濕劑等。例如通過相對于耐火性原料100質量份添加有機短纖維0.5質量份以下，可以使施工體的熱膨脹應力松弛。
有機潤濕劑具有防飛塵效果。作為具體例，是煤/石油系油、植物油、動物油等。有機潤濕劑的添加量相對于耐火性原料粉末100質量份，優選0.05-0.5質量份。
涂布材料的施工對新內襯耐火物的中間罐或使用后的中間罐進行。對使用后的中間罐除去殘留涂布材料后進行施工。
放入芯子，在內襯耐火物與芯子之間投入前述的干粉狀的涂布材料進行填充，填充時，與以往方法同樣地，優選使用安裝在芯子上的振動機提供振動，提高涂布材料的填充率。涂布材料的厚度優選20-60mm。然后使用煤氣噴燈等從芯子的內側進行加熱，固化后，拆掉芯子。
具體實施例方式
以下列舉本發明實施例及其比較例，各例使用表1所示組成的涂布材料進行各種試驗。試驗方法如下。
耐火性原料的主要材料為氧化鎂與白云石。粒度按JIS篩目為2.8-1mm30質量％、1mm以下40質量％、75μm以下30質量％。
固化試驗，將干式涂布材料組成呈干粉狀態投入40×40×160mm的金屬模內，施加一定的振動填充后，在110℃、150℃、200℃的各溫度環境氣氛中加熱3小時，按照成型體試片的強度判斷其固化狀態。◎......強度大、○......強度略小、△......強度小。
表觀氣孔率/壓縮強度試驗，與前述的固化試驗同樣地，填充到金屬模內后，對在110℃加熱后的成型體試片，和再在1500℃加熱的成型體試片，分別按照JISR2205與JISR2206測定表觀氣孔率/壓縮強度。
實機試驗中，在內襯氧化鋁磚的30噸中間罐中投入芯子，使用安裝在芯子上的振動機邊提供振動邊投入涂布材料，進行填充。涂布材料的厚度約為50mm。加熱干燥利用來自芯子內面部的煤氣噴燈的加熱進行。
如表1的試驗結果所示，根據本發明實施例的涂布材料，采用110℃低溫區域的加熱干燥均具有足夠的強度和致密性。這也可以由表觀氣孔率與壓縮強度的測定確認。結果，不等到充分的升溫、長時間干燥，便可得到施工體強度，可在干式中間罐涂布材料所要求的短時間內加熱干燥。然后，在芯子與涂布材料層之間、涂布材料層與內襯磚之間分別配置熱電偶溫度計測定溫度。在涂布材料層與內襯磚間的溫度達到110℃的時刻停止加熱，切出一部分涂布材料層，通過目視觀察與壓縮強度的測定判斷固化狀態的好壞。
該實施例中有機固化賦予劑使用乙酰乙酰替苯胺的結果，壓縮強度更比其他的實施例大。這是因為與其他實施例不同，由于乙酰乙酰替苯胺的非潮解性，涂布材料在施工前完全不因經時變化進行固化，對內襯耐火物與芯子之間的填充率高。
不添加固化賦予劑的比較例1-4，在固化試驗與加熱試驗中，在110℃、當然即使在150℃的加熱下也不能得到足夠的強度。比較例5由于有機固化賦予劑的添加量比本發明限定的范圍多，故在低溫域的干燥中成型體的表觀氣孔率大，是耐腐蝕性差的材質。
比較例6是熔點比本發明限定范圍高的鄰氯苯甲酸為有機固化賦予劑的例子，與熱塑性酚醛樹脂的相溶溫度增高，難以得到110℃的低溫域的施工體強度。
比較例7是熔點比本發明限定范圍低的2，6-二叔丁基苯酚為有機固化賦予劑的例子。由于涂布材料在保管時與耐火性原料反應固化，施工難，故不能得到成型體試片，不能進行試驗。
對實施例1、2、10與比較例1、3進行實機試驗。實施例的結果均顯示足夠的施工體強度，也沒有由于中間罐移送時受到的沖擊等施工體倒塌等的可能性。另外，雖然表中沒有示出，但加熱干燥時也沒有剝離的問題。
比較例1的施工體強度大幅度地比實施例差。比較例1的材質若在高溫下且進行長時間的加熱干燥，雖然施工體強度提高，但不能進行本發明所期望的短時間干燥，不能得到中間罐運轉率提高的效果。粘合劑使用硅酸鈉九水合物的例子。由于即使加熱干燥后也殘留著硅酸鈉九水合物的結晶水，故雖然表中沒有示出，但中間罐有熱水時產生沸騰現象，施工體一部分產生剝離損傷。
表1
表2
權利要求
1.干式中間罐涂布材料，其特征在于，含耐火性原料與作為粘合劑的硅酸鹽和/或酚醛樹脂，同時相對于前述耐火性原料100質量份，含有熔點50-120℃的有機固化賦予劑。
2.權利要求1所述的干式中間罐涂布材料，其特征在于，有機固化賦予劑是乙酰替苯胺類。
3.干式中間罐涂布材料的施工方法，其特征在于，將芯子放入中間罐中，在設于內襯耐火物與芯子之間的間隙中填充權利要求1或2所述的干式中間罐涂布材料，然后通過芯子使前述干式中間罐涂布材料加熱固化。
全文摘要
本發明提供了一種干式中間罐涂布材料，含耐火性原料與作為粘合劑的硅酸鹽和/或酚醛樹脂，同時相對于前述耐火性原料100質量份，含有熔點50－120℃的有機固化賦予劑，還提供了干式中間罐涂布材料的施工方法，其特征在于，將芯子放入中間罐中，在設于內襯耐火物與芯子之間的間隙中填充干式中間罐涂布材料，然后通過芯子使前述干式中間罐涂布材料加熱固化，從而可采用短時間的干燥提高施工體強度，提高中間罐的運轉率。
文檔編號B22D11/10GK1701876SQ20051007383
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月24日 優先權日2004年5月25日
發明者赤井哲, 西敬, 鈴木利幸 申請人:黑崎播磨株式會社