专利名称：：在高炉底部形成的小缝隙中注入聚集体的方法及用于所述方法的聚集体的制作方法
技术领域：
：本发明涉及在高炉底部形成的小缝隙中注入聚集体的方法。本方法能够修补宽度为约lmm或更小的缝隙。如图1A所示，高炉底部从最内侧依次由炭砖1、(捣打)捣固体((ramming)stamp)2、壁板3、壳体4组成。捣固体2的主要组分是石墨和树脂，壁板由金属材料制成。通过冷却壳体4的外部来冷却高炉底部。这样可以降低炭砖1的温度，从而避免熔融损坏。图1B是高炉底部截面图，和注入填充物前后温度的分布图。然而，当高炉经过长时间运作后，在炭砖1和捣固体2之间和/或捣固体2和壁板3之间会形成宽度为约lmm或更小的很小的缝隙5。一旦形成缝隙5，炭砖1到壳体4的热传导就受到限制。这将引起存在所述缝隙的炭砖1的温度异常升高，从而縮短砖的寿命。己经开发了含有金属聚集体的高热导率耐火浇注料(castablerefractory)。这在JP2004-315348中有公开，其全部内容以引用的方式并入本申请中。之前曾尝试将上述耐火浇注料注入高炉底部形成的缝隙中，从而恢复炉壁内侧的热导率。然而，在高温(例如200-250。C)下将所述耐火浇注料注入宽度为约lmm或更小的缝隙中，同时保持其流动性是难以实现的。因此，所述耐火浇注料作为修复高炉底部形成的微小缝隙的材料是不能令人满意的。发明概述本发明的目的是提供解决上述问题的方法。因此，本发明的一个目的涉及向高炉底部形成的缝隙中注入聚集体，从而能够成功的恢复炉壁内侧的热导率。本发明的方法涉及在高炉底部形成的缝隙中注入聚集体，其中所述聚集体是糊状物质，其包含颗粒尺寸为约50(Him或更小的金属聚集体；颗粒尺寸为约50(nim或更小的耐火聚集体；以及床材料(bedmaterial),其中所述金属聚集体和耐火聚集体分散于所述床材料中，从而形成糊状物质。在本发明的另一个方面，所述金属聚集体的圆度为约30%或更小，其中圆度定义为(金属聚集体的最大直径-金属聚集体的最小直径)/金属聚集体的最大直径x100%。在本发明的另一个方面，所述金属聚集体和耐火聚集体的颗粒尺寸都为约75(im-约300(am。在本发明的另一个方面，所述床材料包括呋喃树脂或乙二醇。在本发明的另一个方面，所述金属聚集体包括铜颗粒。在本发明的另一个方面，所述耐火聚集体为球形二氧化硅、球形氧化锆和球形莫来石中的至少一种。根据本发明，可以将含有金属聚集体和耐火聚集体的填充物填入宽度为约lmm或更小的小缝隙5中，同时在高温(例如200-250。C)下保持填充物的流动性。从而，可以快速恢复高炉底部的导热率和强度，避免缩短砖的寿命。图1A是具有注入器的高炉的底部的示意图。图1B是高炉底部截面图和注入填充物前后的温度分布图。图2的图表显示了注入成功率(％)和聚集体最大颗粒尺寸之间的关系。图3的图表显示了内摩擦系数和铜颗粒圆度之间的关系。图4的图表显示了床材料与金属聚集体和耐火聚集体总量的比率(横轴)和床材料和聚集体的混合物的填充物的粘度(纵轴)的关系。图5示意了当注入物质的颗粒尺寸分布窄时的情况，注入流顺利进行。图6示意了当注入物质颗粒尺寸分布宽时的情况，会突然引起堵塞，从而无法注入填充物。图7的图表总结了关于颗粒尺寸研究的结果，其中显示了可注入的颗粒尺寸范围。图8是本发明实施例中使用的填充物混合物的状态示意图。发明详述在本发明中，糊状填充物通过在床材料中分散金属聚集体和耐火聚集体形成。然后将该糊状材料注入高炉底部形成的小缝隙中。本发明的金属聚集体优选用于在注入后恢复高炉底部的热导率。作为金属聚集体，任何金属聚集体都可以使用。但是，从耐热性、热导率和成本考虑，优选铜颗粒的金属聚集体。本发明的金属聚集体优选为球形颗粒，而不选用片状颗粒或者无定形颗粒，从而在注入小缝隙时保持流动性。最优选的球形颗粒是雾化铜粉(AtCu)，它是通过将熔融的铜喷雾到空气中，借助其表面张力使喷出的铜固化成球形而形成的。所述耐火聚集体的材料没有特殊的限制。任何材料都可以使用，只要此种材料在注入后对高炉底部的热量具有充分的耐热性。耐火聚集体的形状同金属聚集体相似，优选球形颗粒以保持流动性。适当的耐火聚集体的示例性实例包括但不限于球形二氧化硅、球形氧化锆和球形莫来石。本发明的床材料优选为基本上为液态的材料，用于流化金属聚集体和耐火聚集体。本发明的床材料还优选在高温(例如200-250。C)下能够保持流动性，并具有适当的粘度，能够输送金属聚集体和耐火聚集体。适当的床材料的示例性优选实例包括但不限于低粘度树脂(如呋喃树脂)或低粘度液体(如乙二醇)。本发明的床材料优选在注入后能够热分解，仅留下金属聚集体和耐火聚集体。根据本发明的一个方面，还可以向床材料中加入表面活化剂来增大滑动性。本发明人实验研究了将上述填充物注入小缝隙中的优选条件。结果发现，填充(注入)在很大程度上受到诸如金属聚集体和耐火聚集体的最大直径、金属聚集体的圆度、聚集体与床材料的混合比率和/或金属聚集体与耐火聚集体颗粒尺寸差异的因素的影响。各因素描述如下。图2的图表显示了聚集体最大直径和注入成功率(％)之间的关系。在实际高炉底部的小缝隙中填入聚集体的状态是不能看到的。因此，准备了一个实验装置。所述实验装置包括一对间隔约Imm的缝隙面对面放置的透明树脂板。使用最大压力为3MPa的压力送料泵注入不同糊状聚集体时，可以视觉观察填充状态。注入成功率(％)定义为M/Nxl00%，其中N是在高炉底部N个部位试图进行的注入数目，M是顺利进行的注入数目(N-M表示由于送料泵压力达到异常高的压力而导致的未能注入的数目)。如图所示，优选使用最大颗粒直径均为约5(K)^im或更小的金属聚集体和耐火聚集体，从而完成约为lmm或更小的缝隙的注入填充。如果最大直径超过500^im，注入成功率(％)将迅速降低。基于这一点，每个金属聚集体和耐火聚集体颗粒尺寸都为约500)im或更小。更优选地，每个金属聚集体和耐火聚集体颗粒的尺寸为约300jim或更小。金属聚集体的圆度也是一个要限定的因素。图3的图表显示了铜颗粒圆度和糊状物的内摩擦系数的关系。圆度定义为(金属聚集体的最大直径-金属聚集体的最小直径)/金属聚集体的最大直径x100%。如果圆度超过30%,内摩擦系数增大。这使压力送料变得困难。基于这一点，金属聚集体的圆度优选为约30°/。或更小。更优选的，金属聚集体的圆度优选为约20%或更小。当金属聚集体和耐火聚集体与床材料以混合物的形式注入时，优选保持混合物的粘度适于流动。这一点可以通过调整床材料与金属聚集体和耐火聚集体总量的比率来实现。图4的图表显示了床材料与金属聚集体和耐火聚集体总量的比率(横轴)和床材料和聚集体的填充混合物的粘度(纵轴)的关系。在图表左端，由于粘度很低，具有高比重的铜颗粒容易沉淀。在图表右端，由于粘度很高，注入变得很困难。为了能够顺利注入，而不使金属聚集体和耐火聚集体彼此分开，优选保持填充物的粘度在约2000-20000mPa'秒的范围内，而床材料和聚集体的重量比保持在约8:2-约3:7的范围内。金属聚集体与耐火聚集体的颗粒尺寸比例是另一个决定填充物注入小缝隙顺利性的因素。图5示意了当金属聚集体和耐火聚集体的颗粒尺寸分布窄时的情况。图6示意了颗粒尺寸分布宽时的情况。当颗粒尺寸分布宽时，如图6所示，含有多种尺寸的颗粒，聚集体颗粒之间的空间极度减小。这可能突然引起阻塞，从而无法进一步注入填充物。相反，当颗粒尺寸分布窄时，如图5所示，聚集体颗粒之间的空间适当。这避免了突发阻塞，从而可以保持聚集体的顺利注入。图7的图表总结了上述颗粒尺寸研究的结果。如果金属聚集体和/或耐火聚集体中含有的颗粒尺寸超过300pm，将很难将其注入宽度为约lmm或更小的缝隙中。如果金属聚集体和/或耐火聚集体中含有的颗粒尺寸为75pm或更小，颗粒之间的空间将减小，从而使其流动性释低。因此，优选避免金属聚集体和耐火聚集体的颗粒尺寸差别过大。因而，优选金属聚集体和耐火聚集体的颗粒尺寸都在约75-约300]im的范围内，更优选在约100-约200pm的范围内。实施例搅拌如下三种材料形成均匀的注入填充物混合物(1)50重量％、颗粒尺寸在100-200拜范围内的雾化铜粉(AtCu);(2)30重量％、颗粒尺寸在100-200pm范围内的莫来石球；(3)20重量°/。的乙二醇床材料。雾化铜粉(AtCu)的表观比重和热导率分别为4.86和391.7W/nrK，并且莫来石球的温度上限为150(TC。上述三种组分的混合物的状态如图8所示。在约0.3MPa的送料压力下，上述填充物容易注入高炉底部的微小缝隙中。这可以提高高炉底部的热导率，并且与注入前的状态相比相比，能降低炭砖温度约13(TC。因此，本发明能够恢复由高炉底部形成的微小缝隙引起的炉壁内侧热导率的劣化。所有引用的专利、出版物、共同未决申请(c叩endingapplications)和临时申请都以引用的方式并入本申请中。上面已经描述了本发明，很明显本发明可以有多种不同方式。这些变化并不视为偏离本发明的精神和范围，所有这些对本领域技术人员来说明显的变化都包括在所附权利要求的范围内。权利要求1.在高炉底部形成的缝隙中注入聚集体的方法，其包括向所述缝隙中注入糊状物，其中所述糊状物包含颗粒尺寸为约500μm或更小的金属聚集体；颗粒尺寸为约500μm或更小的耐火聚集体；及床材料，其中所述金属聚集体和耐火聚集体分散在床材料中，从而形成所述糊状物。2.权利要求1的方法，其中所述金属聚集体的圆度为约30%或更小，其中圆度定义为(金属聚集体的最大直径-金属聚集体的最小直径)/金属聚集体的最大直径x100%。3.权利要求1的方法，其中所述金属聚集体和耐火聚集体的颗粒尺寸均在约75irni-约300pm的范围内。4.权利要求l的方法，其中所述床材料包括呋喃树脂或者乙二醇。5.权利要求1的方法，其中所述金属聚集体包括铜颗粒。6.权利要求1的方法，其中所述耐火聚集体为球形二氧化硅、球形氧化锆和球形莫来石中的至少一种。7.权利要求l的方法，其中所述缝隙直径为约lmm或更小。8.用于填充高炉底部直径约为lmm或更小的缝隙的组合物，其中所述组合物包含颗粒尺寸为约500pm或更小的金属聚集体；颗粒尺寸为约500iim或更小的耐火聚集体；及床材料，其中将金属聚集体和耐火聚集体分散在床材料中，从而形成糊状物质。全文摘要本发明公开了一种注入聚集体的方法，其可以恢复由于高炉底部形成的微小缝隙引起劣化的炉壁内侧热导率。所述方法包括将填充物注入高炉底部形成的直径为约1mm或更小的缝隙中。公开的填充物为一种通过将金属聚集体和耐火聚集体分散在床材料中而形成的糊状物，其中所述金属聚集体和耐火聚集体的颗粒尺寸均为约500μm或更小，更优选在约75-约300μm之间。优选使用具有高热导率的铜颗粒作为所述金属聚集体，莫来石球是典型的耐火聚集体，乙二醇是典型的床材料。金属聚集体的圆度优选为约30％或更小。文档编号C04B35/00GK101268328SQ200680034830公开日2008年9月17日申请日期2006年9月20日优先权日2005年9月26日发明者大坪浩昭,新田法生,松田强志,竹胁贤二申请人:新日本制铁株式会社