CN105198461A

CN105198461A - 一种连铸中间包涂料及其制备方法

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Publication number: CN105198461A
Application number: CN201510659992.3A
Authority: CN
Inventors: 顾华志; 黄奥; 陈定; 张美杰
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-10-14
Also published as: CN105198461B

Abstract

本发明涉及一种连铸中间包涂料及其制备方法。其技术方案是：先以50~65wt%的镁砂颗粒、5~15wt%的镁橄榄石颗粒、10~20wt%的镁砂细粉、5~10wt%的氧化镁微粉、5~12wt%的粘土粉和0.1~0.5wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。本发明制备的连铸中间包涂料具有不含磷、附着性优异、中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、使用寿命长和环境友好的特点。

Description

一种连铸中间包涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料涂料技术领域。具体涉及一种连铸中间包涂料及其制备方法。

背景技术

连铸中间包是钢包与结晶器之间用于钢水过渡的装置，它不仅负责钢水从钢包到结晶器之间的分流、整流和贮存钢水，且还具有钢水的精炼和非金属夹杂去除的新功能。连铸中间包的工作衬一般采用能延长使用寿命和降低耐火材料消耗的耐火涂料。通常碱性涂料耐侵蚀性能好，使用后解体性能也好，且具有净化钢水的功能，因此大多采用镁质和镁钙质涂料作为中间包涂料。

随着新的冶炼技术和连铸新工艺的快速发展，对耐火材料的要求越来越苛刻，使连铸中间包用涂料愈来愈受到重视，同时也面临着前所未有的挑战。目前，为满足连铸中间包的使用要求，连铸中间包涂料普遍采用磷酸盐（如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠）作为结合剂，磷酸盐的加入量一般为连铸中间包涂料总质量的1~4wt%，另加入2~4wt%的粘土作为增塑剂。中高温条件下，连铸中间包涂料在800℃~1500℃还可形成Na₂O·2CaO·P₂O₅，高温不熔且具有很高的强度；1500℃后失去Na₂O，在1700℃转化为耐火度很高的正磷酸钙。这种变化不可逆，转化时体积变化很小，因此耐火涂料可以始终保持很高的强度。然而，在连铸中间包浇铸过程中，随着连铸中间包涂料不断被钢水溶损，连铸中间包涂料中的磷酸盐也会进入钢水中，使钢水增磷，导致钢水中的磷元素不易控制，不利于高质量低磷钢和超低磷钢的生产，甚至造成改钢或次晶，如磷酸盐会导致IF钢中O、C、P元素的含量大幅增多；另一方面，使用后的连铸中间包涂料中残留的磷酸盐可能会污染水质。

发明内容

本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种不含磷、附着性优异、中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、使用寿命长和环境友好的连铸中间包涂料及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先以50~65wt%的镁砂颗粒、5~15wt%的镁橄榄石颗粒、10~20wt%的镁砂细粉、5~10wt%的氧化镁微粉、5~12wt%的粘土粉和0.1~0.5wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。

所述镁砂颗粒的MgO含量>95wt%，粒径为3~0.088mm。

所述镁橄榄石颗粒：MgO含量>40wt%，SiO₂含量<40wt%，Fe₂O₃含量<10wt%；粒径为1~0.088mm。

所述镁砂细粉的MgO含量>95wt%，粒径<0.088mm。

所述氧化镁微粉的MgO含量>98wt%，粒径<0.007mm。

所述的碳化微粉的SiC含量>98wt%，粒径<0.005mm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明采用的粘土晶体形状呈层片状，层与层之间靠-Si-O和Al-O间的氢键或范德华力相连接，层间距离约1微米，加水后其层间会吸附和填充大量的水，层间距离能增加到2~3微米，而且在粘土分子的作用下，水分子被解离成H⁺正离子和OH^-负离子，分别吸附到粘土的晶体平面（呈负电性）上和端面（呈正电性）上，具有胶体结合性。本发明在配合有聚羧酸的粘土胶体分散系中，部分粘土胶体能与镁橄榄石中的碱金属离子形成碱离子粘土，因碱离子的正电性强，电位差大，粘土微粒间的斥力亦大，超过了范德华引力，即粘土的阳离子较多，微粒间隔增大，从而促进少部分粘土胶体的解胶，放出自由水，增强了连铸中间包涂料的流动和铺展性，有利用于搅拌均匀和涂抹。同时，适当微量的碳化硅微粉和粘土共同作用能增强结合性，亦能促进原位橄榄石化程度和含量，适当减少了富硅玻璃相，有助于改善连铸中间包涂料的强度、体积稳定性和耐火性能。本发明制备的连铸中间包涂料在保证使用性能的同时，不仅使使用寿命>20次，且完全无磷，有利于洁净钢的冶炼。

因此，本发明制备的连铸中间包涂料具有不含磷、附着性优异、中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、使用寿命长和环境友好的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和外加剂的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述镁砂颗粒的MgO含量>95wt%，粒径为3~0.088mm；

所述镁橄榄石颗粒：MgO含量>40wt%，SiO₂含量<40wt%，Fe₂O₃含量<10wt%；粒径为1~0.088mm；

所述镁砂细粉的MgO含量>95wt%，粒径<0.088mm；

所述氧化镁微粉的MgO含量>98wt%，粒径<0.007mm；

所述的碳化微粉的SiC含量>98wt%，粒径<0.005mm。

实施例1

一种连铸中间包涂料及其制备方法。先以50~53wt%的镁砂颗粒、12~15wt%的镁橄榄石颗粒、17~20wt%的镁砂细粉、8~10wt%的氧化镁微粉、5~7wt%的粘土粉和0.1~0.3wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。

本实施例1制备的连铸中间包涂料不含磷，附着性优异，使用寿命>20次；具有中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀和环境友好的优点。

实施例2

一种连铸中间包涂料及其制备方法。先以53~58wt%的镁砂颗粒、10~12wt%的镁橄榄石颗粒、15~17wt%的镁砂细粉、8~10wt%的氧化镁微粉、7~9wt%的粘土粉和0.1~0.3wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。

本实施例2制备的连铸中间包涂料不含磷，附着性优异，使用寿命>25次；具有中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、环境友好的优点。

实施例3

一种连铸中间包涂料及其制备方法。先以58~62wt%的镁砂颗粒、8~10wt%的镁橄榄石颗粒、13~15wt%的镁砂细粉、5~8wt%的氧化镁微粉、8~10wt%的粘土粉和0.3~0.5wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。

本实施例3制备的连铸中间包涂料不含磷，附着性优异，使用寿命>20次；具有中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、环境友好的优点。

实施例4

一种连铸中间包涂料及其制备方法。先以62~65wt%的镁砂颗粒、5~8wt%的镁橄榄石颗粒、10~13wt%的镁砂细粉、5~8wt%的氧化镁微粉、10~12wt%的粘土粉和0.3~0.5wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。

本实施例4制备的连铸中间包涂料不含磷，附着性优异，使用寿命>25次；具有中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、环境友好的优点。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

本具体实施方式采用的粘土晶体形状呈层片状，层与层之间靠-Si-O和Al-O间的氢键或范德华力相连接，层间距离约1微米，加水后其层间会吸附和填充大量的水，层间距离能增加到2~3微米，而且在粘土分子的作用下，水分子被解离成H⁺正离子和OH^-负离子，分别吸附到粘土的晶体平面（呈负电性）上和端面（呈正电性）上，具有胶体结合性。本具体实施方式在配合有聚羧酸的粘土胶体分散系中，部分粘土胶体能与镁橄榄石中的碱金属离子形成碱离子粘土，因碱离子的正电性强，电位差大，粘土微粒间的斥力亦大，超过了范德华引力，即粘土的阳离子较多，微粒间隔增大，从而促进少部分粘土胶体的解胶，放出自由水，增强了连铸中间包涂料的流动和铺展性，有利用于搅拌均匀和涂抹。同时，适当微量的碳化硅微粉和粘土共同作用能增强结合性，亦能促进原位橄榄石化程度和含量，适当减少了富硅玻璃相，有助于改善连铸中间包涂料的强度、体积稳定性和耐火性能。本具体实施方式制备的连铸中间包涂料在保证使用性能的同时，不仅使使用寿命>20次，且完全无磷，有利于洁净钢的冶炼。

因此，本具体实施方式制备的连铸中间包涂料具有不含磷、附着性优异、中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好、耐剥落性强、能净化钢水、抗冲刷、耐侵蚀、使用寿命长和环境友好的特点。

Claims

1.一种连铸中间包涂料的制备方法，其特征在于：先以50~65wt%的镁砂颗粒、5~15wt%的镁橄榄石颗粒、10~20wt%的镁砂细粉、5~10wt%的氧化镁微粉、5~12wt%的粘土粉和0.1~0.5wt%的碳化硅微粉为原料，外加所述原料0.03~0.12wt%的有机纤维和0.01~0.05wt%的聚羧酸，混合1~3分钟；然后外加所述原料6~12wt%的水，以60~80r/min搅拌至流塑状，涂抹在连铸中间包的永久衬上。

2.根据权利要求1所述的连铸中间包涂料的制备方法，其特征在于所述镁砂颗粒的MgO含量>95wt%，粒径为3~0.088mm。

3.根据权利要求1所述的连铸中间包涂料的制备方法，其特征在于所述镁橄榄石颗粒：MgO含量>40wt%，SiO₂含量<40wt%，Fe₂O₃含量<10wt%；粒径为1~0.088mm。

4.根据权利要求l所述的连铸中间包涂料的制备方法，其特征在于所述镁砂细粉的MgO含量>95wt%，粒径<0.088mm。

5.根据权利要求l所述的连铸中间包涂料的制备方法，其特征在于所述氧化镁微粉的MgO含量>98wt%，粒径<0.007mm。

6.根据权利要求l所述的连铸中间包涂料的制备方法，其特征在于所述的碳化微粉的SiC含量>98wt%，粒径<0.005mm。

7.一种连铸中间包涂料，其特征在于所述连铸中间包涂料是根据权利要求1～6项中任一项所述的连铸中间包涂料的制备方法所制备的连铸中间包涂料。