CN109467413A - 连铸中间包无纸纤维镁质涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了连铸中间包无纸纤维镁质涂料，按重量份，包括：镁砂850份~950份、硅微粉20份~40份、轻烧氧化镁粉10份~30份、α‑Al2O320份~40份、矿物纤维10份~20份、木质素1份~2份、三聚磷酸钠0份~3份、金属铝0.1份~0.5份、十二烷基硫酸钠0.01份~0.15份、防爆纤维0.5份~2份。本发明的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，在无纸纤维时仍具有良好的涂抹性能、透气防爆性能、耐侵蚀性、耐冲刷性能，并可以减少钢液中非金属杂质，使用后残衬层易于清除。

Description

连铸中间包无纸纤维镁质涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火涂料技术领域，尤其涉及一种连铸中间包无纸纤维镁质涂料及其制备方法。
背景技术
随着现代炼钢连铸技术的飞速发展，连铸钢坯的质量和冶炼工艺逐渐提高，连铸水平得到长足的进步，现在许多钢厂采用中间包干式料作为工作衬。为了提高中间包的使用寿命，降低成本，减少事故率，对于连铸用中间包涂料的要求也越来越高，要求中包涂料具有良好的抗侵蚀性、涂抹性和对衬体的粘附性，在烘烤和使用过程中不开裂、不剥落，并可以减少钢液中非金属杂质，使用后残衬层易于清除。
目前，连铸中间包的工作衬主要采用镁质涂料，中间包镁质涂料是镁砂加结合剂等组成的系统。主要组成为：镁砂、硅微粉、氧化铝粉、粘土、纸纤维、添加剂。其中硅微粉、氧化铝粉、粘土是粘结剂，纸纤维作用是增加涂料的涂抹性能，防止涂层在未干时由于重力作用塌落，同时烘烤过程预防涂层爆裂。中间包镁质涂料的传统调整中，主要针对的是镁砂中杂质含量、结合剂中低熔点物减少。从市场运用情况看，调整后，增加了30％左右的寿命。但由于涂料在施工过程中需加入约18％的水，加之纸纤维的烧失，烘烤过程中产生了较大气孔，强度散失也较大，因此只减少涂料中的杂质量对使用寿命改善有限。纸纤维的烧失使涂料的强度散失发生在600-1000℃，易导致涂层的脱开、塌落现象，减弱涂层的抗熔渣冲刷能力。因此，为提高使用寿命，需降低纸纤维的含量，而降低纸纤维的含量后，料浆的粘度较低，致使涂料粘附性差、透气防爆性能差、耐侵蚀性，耐冲刷性能低。
发明内容
为解决上述背景技术中所提出的技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明中的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，按重量份，包括：镁砂850份～950份、硅微粉20份～40份、轻烧氧化镁粉10份～30份、α-Al2O320份～40份、矿物纤维10份～20份、木质素1份～2份、三聚磷酸钠0份～3份、金属铝0.1份～0.5份、十二烷基硫酸钠0.01份～0.15份、防爆纤维0.5份～2份。
在一种优选的实施方式中，按重量份，包括：镁砂850份、硅微粉20份、轻烧氧化镁粉10份、α-Al2O320份、矿物纤维10份、木质素1份、金属铝0.1份、十二烷基硫酸钠0.01份、防爆纤维0.5份。
在一种优选的实施方式中，按重量份，包括：镁砂905份、硅微粉30份、轻烧氧化镁粉20份、α-Al2O330份、矿物纤维15份、木质素1.5份、三聚磷酸钠2份、金属铝0.3份、十二烷基硫酸钠0.07份、防爆纤维1.3份。
在一种优选的实施方式中，按重量份，包括：镁砂950份、硅微粉40份、轻烧氧化镁粉30份、α-Al2O340份、矿物纤维20份、木质素2份、三聚磷酸钠3份、金属铝0.5份、十二烷基硫酸钠0.15份、防爆纤维2份。
在一种优选的实施方式中，矿物纤维为水镁石纤维或海泡石纤维。
在一种优选的实施方式中，镁砂按重量份包括：92镁砂250份～300份、95镁砂300份～400份、96镁砂250份～300份。
在一种优选的实施方式中，92镁砂的粒径为3mm～1mm、95镁砂的粒径为1mm～0mm、96镁砂的粒径为180目。
本发明还公开了上述连铸中间包无纸纤维镁质涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：粉碎92镁砂、95镁砂及96镁砂，然后按配比称取三种镁砂进行混合；
步骤S2：按配比称取硅微粉、轻烧氧化镁粉、α-Al2O3、矿物纤维、木质素、三聚磷酸钠、金属铝、十二烷基硫酸钠、防爆纤维进行混合；
步骤S3：将步骤S2所得混合物加入步骤S1的混合物中，混合均匀，包装得到镁质涂料。
本发明中的连铸中间包无纸纤维镁质涂料及其制备方法，与现有技术相比，其有益效果为：
1、运用不吸水的矿物纤维代替纸纤维保证涂料施工过程中的涂抹附着力问题。矿物纤维不会产生烧失产生多余的气孔，有利于增加涂料致密度和抗冲刷侵蚀性能。
2、引入低熔点的防爆纤维和十二烷基硫酸钠，在涂料搅拌过程中产生不稳定的微气孔，养生、烘烤时将大量的水汽带出。
3、调整合适的硬化时间，利用永久层余热逐渐将水汽从涂层中逼出，实现阶梯式固化涂层。
4、轻烧氧化镁和活性氧化铝构成的复合活性粉将烧结温度提前，从而弥补涂层中水汽排出造成的强度下降和气孔，提高涂层高温状态下的致密化程度。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，包括：镁砂850份～950份、硅微粉20份～40份、轻烧氧化镁粉10份～30份、α-Al2O320份～40份、矿物纤维10份～20份、木质素1份～2份、三聚磷酸钠0份～3份、金属铝0.1份～0.5份、十二烷基硫酸钠0.01份～0.15份、防爆纤维0.5份～2份。其中矿物纤维为水镁石纤维或海泡石纤维；镁砂按重量份包括：92镁砂250份～300份、95镁砂300份～400份、96镁砂250份～300份；92镁砂的粒径为3mm～1mm、95镁砂的粒径为1mm～0mm、96镁砂的粒径为180目。
无机纤维增强耐火材料行业常用的是硅酸铝纤维、氧化铝陶瓷纤维。但干混过程极易成团，分散性差且容易折断纤维丝，从而起不到增强的效果。水镁石和海泡石纤维是天然的矿物纤维，在涂料中的分散性很好，基本不吸水，能有效减少涂料施工过程中的加水量。水镁石纤维是水镁石矿物的纤维状变体。主要化学成分是Mg(OH)2。水镁石在晶体结构上为三方晶系。在自然界成矿的过程中，由于结构畸变，矿物沿层的一个方向(a轴)较易生长，形成纤维。海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁。其理化学式为MgO[Si12O30](OH)4 12H2O，水分子中有4个为结晶水，其余为沸石水。海泡石作为一种层链状的硅酸盐矿物，结构中两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体，形成2∶1型的层状结构单元。其四面体层是连续的，层中活性氧的指向周期性的发生倒转。八面体层形成上下层相间排列的通道。水镁石纤维比海泡石纯度高，用于使用寿命较高，冶炼环境更苛刻的镁质涂料中效果更好。由于水镁石纤维或海泡石纤维特殊的结构，加热过程中较一般的无机纤维容易产生一定通道，配合缓凝类发泡剂从而有利于水汽排出。
本发明中利用合适的发泡兼缓凝剂，实现了涂层的阶梯式固化。十二烷基硫酸钠是一种无毒的阴离子表面活性剂，对碱和硬水不敏感，具有去污、乳化和优异的发泡力。经几种不同类型分散剂的比较，阴离子表面活性剂K12对纤维水镁石在加水搅拌的涂料中有很好的分散效果，可以延缓镁砂-硅微粉的凝结固化时间。待涂的中间包永久层50-100℃残留温度使内侧涂料层水汽逸出，微气泡塌落，快速凝结硬化。而外侧的涂层由于稳定的发泡剂作用，尚处于塑性状态。随着温度向外传递，涂层逐渐硬化。这样有利于水汽的排出，起到了与纸纤维相同的排汽防爆效果。
本发明引入水镁石或海泡石纤维的中间包镁质涂料施工加水量为11％～13％，水镁石或海泡石纤维高温分解时产生的收缩气孔也小于纸纤维。但施工水量还是产生了一定的气孔，致密程度没有中间包干式料高。为了减少施工加水量带来的影响，采用了轻烧氧化镁和活性氧化铝复合的办法，形成镁铝尖晶石，产生一定量的体积膨胀，堵塞水汽导出的气孔，增强涂料抗熔渣渗透能力。水镁石纤维高温分解成MgO，与活性氧化铝或者硅微粉反应易形成网格化的镁铝尖晶石或莫来石相，增加涂层的高温强度。
本发明还公开了上述连铸中间包无纸纤维镁质涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：粉碎92镁砂、95镁砂及96镁砂，然后按配比称取三种镁砂进行混合；
步骤S2：按配比称取硅微粉、轻烧氧化镁粉、α-Al2O3、矿物纤维、木质素、三聚磷酸钠、金属铝、十二烷基硫酸钠、防爆纤维进行混合；
步骤S3：将步骤S2所得混合物加入步骤S1的混合物中，混合均匀，包装得到镁质涂料。
下面将结合实施例，说明本发明镁质涂料的性能。
实施例1
连铸中间包无纸纤维镁质涂料，按重量份，包括：镁砂850份、硅微粉20份、轻烧氧化镁粉10份、α-Al2O320份、海泡石纤维10份、木质素1份、金属铝0.1份、十二烷基硫酸钠0.01份、防爆纤维0.5份。其中，镁砂按重量份包括：92镁砂250份、95镁砂300份、96镁砂250份。92镁砂的粒径为3mm～1mm、95镁砂的粒径为1mm～0mm、96镁砂的粒径为180目。
实施例2
连铸中间包无纸纤维镁质涂料，按重量份，包括：镁砂905份、硅微粉30份、轻烧氧化镁粉20份、α-Al2O330份、水镁石纤维15份、木质素1.5份、三聚磷酸钠2份、金属铝0.3份、十二烷基硫酸钠0.07份、防爆纤维1.3份。其中，镁砂按重量份包括：92镁砂280份、95镁砂350份、96镁砂270份。92镁砂的粒径为3mm～1mm、95镁砂的粒径为1mm～0mm、96镁砂的粒径为180目。
实施例3
连铸中间包无纸纤维镁质涂料，按重量份，包括：镁砂950份、硅微粉40份、轻烧氧化镁粉30份、α-Al2O340份、海泡石纤维20份、木质素2份、三聚磷酸钠3份、金属铝0.5份、十二烷基硫酸钠0.15份、防爆纤维2份。其中，镁砂按重量份包括：92镁砂300份、95镁砂400份、96镁砂300份。92镁砂的粒径为3mm～1mm、95镁砂的粒径为1mm～0mm、96镁砂的粒径为180目。
对实施例3的镁质涂料进行性能测试，并与传统镁质涂料进行对比，对比结果见表1。
表1
从表1可以看出本发明的连铸中间包无纸纤维镁质涂料的性能明显优于传统镁质涂料。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，按重量份，包括：镁砂850份~950份、硅微粉20份~40份、轻烧氧化镁粉10份~30份、α-Al2O320份~40份、矿物纤维10份~20份、木质素1份~2份、三聚磷酸钠0份~3份、金属铝0.1份~0.5份、十二烷基硫酸钠0.01份~0.15份、防爆纤维0.5份~2份。
2.根据权利要求1所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，按重量份，包括：镁砂850份、硅微粉20份、轻烧氧化镁粉10份、α-Al2O320份、矿物纤维10份、木质素1份、金属铝0.1份、十二烷基硫酸钠0.01份、防爆纤维0.5份。
3.根据权利要求1所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，按重量份，包括：镁砂905份、硅微粉30份、轻烧氧化镁粉20份、α-Al2O330份、矿物纤维15份、木质素1.5份、三聚磷酸钠2份、金属铝0.3份、十二烷基硫酸钠0.07份、防爆纤维1.3份。
4.根据权利要求1所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，按重量份，包括：镁砂950份、硅微粉40份、轻烧氧化镁粉30份、α-Al2O340份、矿物纤维20份、木质素2份、三聚磷酸钠3份、金属铝0.5份、十二烷基硫酸钠0.15份、防爆纤维2份。
5.根据权利要求1~4任一项所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，矿物纤维为水镁石纤维或海泡石纤维。
6.根据权利要求5所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，镁砂按重量份包括：92镁砂250份~300份、95镁砂300份~400份、96镁砂250份~300份。
7.根据权利要求6所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料，其特征在于，92镁砂的粒径为3mm~1mm、95镁砂的粒径为1mm~0mm、96镁砂的粒径为180目。
8.一种制备如权利要求1~7任一项所述的连铸中间包无纸纤维镁质涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：粉碎92镁砂、95镁砂及96镁砂，然后按配比称取三种镁砂进行混合；步骤S2：按配比称取硅微粉、轻烧氧化镁粉、α-Al2O3、矿物纤维、木质素、三聚磷酸钠、金属铝、十二烷基硫酸钠、防爆纤维进行混合；
步骤S3：将步骤S2所得混合物加入步骤S1的混合物中，混合均匀，包装得到镁质涂料。
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