CN105693289B

CN105693289B - 一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层及其制备方法

Info

Publication number: CN105693289B
Application number: CN201610159696.1A
Authority: CN
Inventors: 杨英杰; 李伟锋; 李书成; 王英杰
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2036-03-21
Also published as: CN105693289A

Abstract

本发明公开了一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层及其制备方法，该涂层由主料、水和糊精制成，所述主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉62～66%，苏州粘土15～17%，膨润土3～5%，活性氧化铝12～16%，水玻璃0.5～1%，所述水、糊精与主料的重量比为31～33：0.6～0.8：100。该防缩釉保护涂层能够有效防止浸入式水口渣线部位的防氧化涂层缩釉，从而提高浸入式水口渣线的强度以及抗侵蚀性，能使浸入式水口的使用寿命延长2.5～3.5h。

Description

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及炼钢连铸技术领域，尤其是涉及一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层及其制备方法。

背景技术

在连铸技术中，为提高铸坯质量，在中间包与结晶器之间设有浸入式水口，其主要功能是防止中间罐注流的二次氧化和钢水飞溅；避免结晶器保护渣卷入钢液；改善注流在结晶器内的流动状态和热流分布；并从而促使结晶器内坯壳的均匀生长，有利于钢中气体和夹杂物的排除。浸入式水口对提高铸坯质量、改善劳动条件、稳定连铸操作、防止铸坯表面缺陷等方面，都有显著成效。而为降低炼钢成本，就要求浸入式水口使用寿命长，可以实现多炉连拉，使用中渣线部位抗侵蚀可以满足多炉连拉，渣线不穿孔。为提高浸入式水口的使用寿命，各耐材生产厂家针对水口渣线配比进行调整，提高渣线氧化锆含量、降低渣线部位碳含量，提高渣线抗侵蚀能力。为防止碳氧化导致寿命降低，各耐材厂家在水口表层喷防氧化涂层，但普通防氧化涂层的最大缺点就是高温烘烤缩釉，特别是氧化锆渣线部位，防氧化涂料附着能力差，高温烘烤氧化锆材料与铝碳材料热膨胀差异较大，缩釉特别严重，渣线部位没有抗氧化涂料的保护碳迅速氧化，渣线部位形成蜂窝松散状没有强度，被钢水短时间内侵蚀透，寿命大幅度降低。

腾铁力等在《山东冶金》上发表的浸入式水口渣线用保护涂层的研制这篇文章中研制了一种高温保护涂料，该涂料以电熔白刚玉、氧化铝微粉、蓝晶石为主要原料，黏土和石英微粉为添加剂，硅溶胶与磷酸二氢铝为结合剂，在喷涂防氧化涂层之前，涂在锆碳材料的水口渣线部位。其主要作用是为防氧化涂层更好地附着提供了保证，实现了防氧化涂层的均匀铺展；同时在烘烤过程中高温保护涂层部分熔入防氧化涂层，提高了防氧化涂层的黏度，并在高温下产生烧结，形成一层保护层，从而能够提高连铸浸入式水口渣线的抗侵蚀性和抗冲刷性。该研究是将保护涂料喷涂在防氧化涂层的内部，在高温烘烤的过程中，防氧化涂层融化，需要考虑保护涂层是否会从水口渣线部位脱落，从而使水口渣线失去保护。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，该防缩釉保护涂层能够有效防止浸入式水口渣线部位的防氧化涂层缩釉，从而提高浸入式水口渣线的强度以及抗侵蚀性，能延长浸入式水口的使用寿命2.5～3.5h。

还发明还提供了浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，由主料、水和糊精制成，所述主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉62～66%，苏州粘土15～17%，膨润土3～5%，活性氧化铝12～16%，水玻璃0.5～1%，所述水、糊精与主料的重量比为31～33：0.6～0.8：100。

优选的，所述糊精为白糊精或黄糊精。

优选的，所述板状刚玉的粒径为200～325目。

优选的，所述苏州粘土的粒径为180～325目。

优选的，所述膨润土的粒径为180～325目。

优选的，所述活性氧化铝的粒径为3～5μm。

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法，包括以下步骤：将主料、水和糊精混合后球磨2～3h小时，喷涂在浸入式水口渣线的防氧化涂层外面，喷涂的厚度为1～2mm，然后在90～110℃下干燥1.5～2.5h，制备得到浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

优选的，所述防氧化涂层由以下步骤制备：

（1）原料以重量百分比计包括：膨润土1～2%，石英28～32%，钾长石10～20%，轻烧氧化铝1～2%，硅粉0.5～1.5%，碳化硅0.5～1.5%，硅溶胶40～50%，氧化铁4～6%；

（2）将步骤（1）中的原料混合后球磨6～8h，喷涂在浸入式水口渣线部位，喷涂厚度为0.6～1mm，在100～120℃下干燥6～8h，形成防氧化涂层。

本发明的有益效果是：

1、本发明浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层中使用的板状刚玉具有板片状晶体结构，气孔小且闭气孔较多，纯度高，体积稳定性好，极小的重烧收缩，用以生产的耐材或浇注料高温处理后具有良好的热震稳定性和抗弯强度，耐火度极高。而苏州粘土常温强度较高，而且可塑性好，粘度高，苏州粘土和膨润土能够增强防缩釉保护涂层的韧性和可塑性，而且它们烧结温度范围较宽，在涂层干燥过程中还能保持较高的强度，耐高温。板状刚玉、苏州粘土和膨润土赋予防缩釉保护涂层在高温下耐火度高、韧性好、烧结好、不易脱落等性能。活性氧化铝能够有效地填充各原料间空隙，减少气孔，提高涂层的流动性、密度、强度，同时能在较低的温度下与颗粒结合得较好，封闭部分贯通气孔，降低气孔率，从而使涂层致密化，有利于促进烧结。

2、本发明中防缩釉保护涂层的配方中还使用了少量的水玻璃作为结合剂，水玻璃可以增强涂层的强度，另外还添加了水和糊精，糊精和苏州粘土配合水使用，在干燥后强度高，不易脱落磨损；而本发明中防氧化涂层的结合剂使用的是硅溶胶，两种涂层采用不同的结合剂，可以防止在高温烘烤阶段防氧化涂层出现渗釉现象，从而增强防缩釉保护涂层的防缩釉效果。

3、在使用浸入式水口时，在高温烘烤阶段，糊精在200℃左右时开始碳化，随着温度的升高碳化完毕产生微气孔，活性氧化铝和苏州粘土在高温烘烤阶段烧结，提高了防缩釉保护涂层的高温强度。防缩釉保护涂层附着性延展性好，耐火度高，高温下不融化形成流体釉层，在高温烘烤时在水口表面形成一个具有张力的骨架层。而高温烘烤时内层的防氧化涂层融化形成流体釉层，附着在水口表面，防止内部石墨碳与空气接触氧化。而防缩釉保护涂层中的微气孔能有效吸收融化的防氧化涂层，骨架层吸附防氧化涂层的融化釉层使釉层均匀铺展在水口表面，能有效防止防氧化涂层缩釉问题。在长时间连铸使用中能提升渣线的抗侵蚀能力和抗氧化能力，能使浸入式水口使用寿命延长2.5～3.5h。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，由主料、水和白糊精制成，主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉62%，苏州粘土17%，膨润土5%，活性氧化铝15%，水玻璃1%，其中水、白糊精与主料的重量比为31：0.6：100。

其中板状刚玉的粒径为200目，活性氧化铝的粒径为3～5μm，苏州粘土的粒径为180目，膨润土的粒径为180目。

浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法，包括以下步骤：将主料、水和白糊精混合后置于行星球磨机中球磨2h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线的防氧化涂层外面，喷涂的厚度为1～2mm，然后在90℃下干燥2.5h，制备得到浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

其中防氧化涂层由以下步骤制备：

（1）原料按重量百分比计包括：膨润土2%，石英28%，钾长石20%，轻烧氧化铝1%，硅粉1.5%，碳化硅1.5%，硅溶胶40%，氧化铁6%。

（2）将步骤（1）中的原料混合后置于行星球磨机中球磨6h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线部位，喷涂厚度为0.6～1mm，然后在100℃下干燥8h，制备得到防氧化涂层。

实施例2

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，由主料、水和黄糊精制成，主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉64.5%，苏州粘土16%，膨润土3%，活性氧化铝16%，水玻璃0.5%，其中水、黄糊精与主料的重量比为32：0.6：100。

其中板状刚玉的粒径为325目，活性氧化铝的粒径为3～5μm，苏州粘土的粒径为200目，膨润土的粒径为325目。

浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法，包括以下步骤：将主料、水和黄糊精混合后置于行星球磨机中球磨3h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线的防氧化涂层外面，喷涂的厚度为1～2mm，然后在110℃下干燥2h，制备得到浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

其中防氧化涂层由以下步骤制备：

（1）原料按重量百分比计包括：膨润土1%，石英29%，钾长石16%，轻烧氧化铝1.2%，硅粉1%，碳化硅1.2%，硅溶胶45%，氧化铁5.6%。

（2）将步骤（1）中的原料混合后置于行星球磨机中球磨8h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线部位，喷涂厚度为0.6～1mm，然后在120℃下干燥6h，制备得到防氧化涂层。

实施例3

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，由主料、水和白糊精制成，主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉63%，苏州粘土17%，膨润土5%，活性氧化铝14%，水玻璃1%，其中水、白糊精与主料的重量比为32：0.7：100。

其中板状刚玉的粒径为200目，活性氧化铝的粒径为3～5μm，苏州粘土的粒径为325目，膨润土的粒径为300目。

浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法，包括以下步骤：将主料、水和白糊精混合后置于行星球磨机中球磨2.5h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线的防氧化涂层外面，喷涂的厚度为1～2mm，然后在100℃下干燥2h，制备得到浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

其中防氧化涂层由以下步骤制备：

（1）原料：膨润土1.4%，石英31%，钾长石12%，轻烧氧化铝2%，硅粉0.8%，碳化硅0.8%，硅溶胶48%，氧化铁4%。

（2）将步骤（1）中的原料混合后置于行星球磨机中球磨7h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线部位，喷涂厚度为0.6～1mm，然后在110℃下干燥7h，制备得到防氧化涂层。

实施例4

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，由主料、水和黄糊精制成，主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉65%，苏州粘土15%，膨润土5%，活性氧化铝14.5%，水玻璃0.5%，其中水、黄糊精与主料的重量比为33：0.8：100。

其中板状刚玉的粒径为325目，活性氧化铝的粒径为3～5μm，苏州粘土的粒径为300目，膨润土的粒径为300目。

浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法，包括以下步骤：将主料、水和黄糊精混合后置于行星球磨机中球磨2h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线的防氧化涂层外面，喷涂的厚度为1～2mm，然后在90℃下干燥2.5h，制备得到浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

其中防氧化涂层由以下步骤制备：

（1）原料按重量百分比计包括：膨润土1.2%，石英32%，钾长石10%，轻烧氧化铝1.8%，硅粉0.5%，碳化硅0.5%，硅溶胶50%，氧化铁4%。

（2）将步骤（1）中原料混合后置于行星球磨机中球磨8h小时，球料比为2:1，然后将球磨后的料浆喷涂在浸入式水口渣线部位，喷涂厚度为0.6～1mm，然后在100℃下干燥8h，制备得到防氧化涂层。

实施例5

一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，由主料、水和白糊精制成，主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉66%，苏州粘土17%，膨润土4%，活性氧化铝12%，水玻璃1%，其中水、白糊精与主料的重量比为32：0.6：100。

其中板状刚玉的粒径为325目，活性氧化铝的粒径为3～5μm，苏州粘土的粒径为200目，膨润土的粒径为200目。

其中防氧化涂层由以下步骤制备：

（1）原料按重量百分比计包括：膨润土1.5%，石英30%，钾长石15%，轻烧氧化铝1.5%，硅粉1%，碳化硅1%，硅溶胶45%，氧化铁5%。

实施例6

实施例6与实施例5的不同之处在于：主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉64%，苏州粘土17%，膨润土5%，活性氧化铝13%，水玻璃1%，所述水、白糊精与主料的重量比为32：0.7：100。

实施例7

实施例7是将实施例6中防氧化涂层的原料替换为：膨润土：2.5%，硼玻璃：40%，硅粉7.5%，硅溶胶45%，氧化铁5%。

对比例1

对比例1与实施例6基本相同，不同之处在于：在浸入式水口渣线部位只喷涂实施例6中的防氧化涂层，不喷涂实施例6中的浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

对比例2

对比例2与实施例7基本相同，不同之处在于：在浸入式水口渣线部位只喷涂实施例7中的防氧化涂层，不喷涂实施例7中的浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

使用结果以及分析

实施例1至实施例6在浸入式水口渣线部位先喷涂防氧化涂层，之后喷涂浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，实施例7是将实施例6中的防氧化涂层的原料进行更换，即使用不同的防氧化涂层；而对比例1与实施例6的不同之处在于：在浸入式水口渣线部位仅仅喷涂实施例6中的防氧化涂层；对比例2与实施例7的不同之处在于：在浸入式水口渣线部位仅仅喷涂实施例7中的防氧化涂层。

将实施例1～7以及对比例1和对比例2中的浸入式水口应用于钢厂板坯连铸工艺中，经过高温烘烤后，实施例1～7的浸入式水口渣线表面光滑，涂层延伸性和铺展性能良好，与水口结合紧密，附着力好，使用中没有出现穿孔以及鼓包现象。实施例7中的涂层使用状况良好说明本发明中的防缩釉保护涂层对于不同的防氧化涂层均具有防缩釉作用。这是由于浸入式水口经过高温烘烤后，防缩釉保护涂层不会融化形成流体釉层，而在水口渣线表面烧结形成有韧性的硬壳；而内层的防氧化涂层融化，附着在水口表面，防止浸入式水口中的石墨碳与空气发生接触氧化；防缩釉功能保护涂层形成的硬壳作为骨架能吸附着融化的防氧化涂层，能有效防止防氧化涂层的缩釉问题，确保浸入式水口渣线的强度和抗侵蚀性能。因此使用该防缩釉保护涂层的浸入式水口渣线不缩釉，不穿孔，使用寿命长，使用寿命可达到9～12h。

而对比例1和对比例2中没有喷涂浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，高温烘烤过程中，渣线部位缩釉，使用过程中还出现穿孔，使用寿命为6～8h。这是由于渣线部位缩釉从而导致渣线中石墨碳氧化，进一步导致渣线强度降低，不抗侵蚀，从而出现寿命低以及穿孔等现象。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，其特征在于：由主料、水和糊精制成，所述主料的组分按重量百分比计如下：板状刚玉62～66%，苏州粘土15～17%，膨润土3～5%，活性氧化铝12～16%，水玻璃0.5～1%，所述水、糊精与主料的重量比为31～33：0.6～0.8：100；

所述板状刚玉的粒径为200～325目；

所述浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层的制备方法，包括以下步骤：将主料、水和糊精混合后球磨2～3h小时，喷涂在浸入式水口渣线的防氧化涂层外面，喷涂的厚度为1～2mm，然后在90～110℃下干燥1.5～2.5h，制备得到浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层。

2.根据权利要求1所述的一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，其特征在于：所述糊精为白糊精或黄糊精。

3.根据权利要求1所述的一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，其特征在于：所述苏州粘土的粒径为180～325目。

4.根据权利要求1所述的一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，其特征在于：所述膨润土的粒径为180～325目。

5.根据权利要求1所述的一种浸入式水口渣线用防缩釉保护涂层，其特征在于：所述活性氧化铝的粒径为3～5μm。