CN111233500B - 一种无磷低硅镁质涂抹料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无磷低硅镁质涂抹料，按照质量分数计算，包括如下各组分组成：电熔镁砂：70％‑80％、硅酸钠：1.0％‑1.5％、改性软质粘土：1.5％‑3.0％、镁盐型促进剂：1.0％‑1.5％、纸纤维：0.5％‑1.5％、洁净剂：1.0％‑1.5％、HSB脂肪族高效减水剂：1.5‑2％、余量为水；本发明与现有技术相比，其中磷含量小于0.05％，且通过硅酸钠、镁盐型促进剂和HSB脂肪族高效减水剂的配合提高了各个组分之间的结合能力，同时HSB脂肪族高效减水剂与改性软质粘土的配合能够提高涂抹料的可塑性；纸纤维的添加调节了本涂抹料的体积密度，提高了本涂抹料在使用时的隔热和保温能力。

Description

一种无磷低硅镁质涂抹料及其制备方法
技术领域
本发明涉及中间包制备材料领域，具体涉及一种无磷低硅镁质涂抹料及其制备方法。
背景技术
中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，其接受从钢包浇下来的钢水，然后再由其水口分配到各个结晶器中去。随着冶金技术的不断发展，作为连铸钢水最后一道精炼容器的中间包，对其耐火材料的性能提出了越来越高的要求。
中间包涂抹料的使用，不仅能提高钢坯质量和中间包工作衬的使用寿命，还能降低中间包耐火材料的消耗，具有良好的经济效益。目前，为了保证中间包涂抹料具有良好的结合能力会在配方中引入大量的磷酸盐，而磷元素的存在会使制备的钢材出现冷脆的现象，影响了钢材的品质，且钢材中的杂质含量高，同时中间包涂抹料在使用的时候可塑性比较差，中间包涂抹料在制备的过程比较复杂。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种无磷低硅镁质涂抹料，以解决现有技术中，现有的中间包涂抹料中含磷高容易使制备的钢材出现冷脆的现象，影响了钢材的品质，钢材中的杂质含量高，中间包涂抹料在使用的时候可塑性比较差的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：无磷低硅镁质涂抹料，按照质量分数计算，包括如下各组分组成：
电熔镁砂：70％-80％
硅酸钠：1.0％-1.5％
改性软质粘土：1.5％-3.0％
镁盐型促进剂：1.0％-1.5％
纸纤维：0.5％-1.5％
洁净剂：1.0％-1.5％
HSB脂肪族高效减水剂：1.5-2％
余量为水。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本涂抹料的添加剂中未引入磷酸盐，其中磷含量小于0.05％，使得制备的钢材不会出现冷脆的现象，提高了产品的品质；
2、通过硅酸钠、镁盐型促进剂和HSB脂肪族高效减水剂的配合提高了各个组分之间的结合能力，同时HSB脂肪族高效减水剂与改性软质粘土的配合能够提高涂抹料的可塑性，且HSB脂肪族高效减水剂的使用降低了电熔镁砂的使用量；
3、纸纤维的添加调节了本涂抹料的体积密度，提高了本涂抹料在使用时的隔热和保温能力；
4、洁净剂的添加大大降低了制备的钢材中的杂质含量，从而提高钢材的品质。
进一步，所述改性软质粘土包括软质粘土、糊精和羧甲基纤维混合而成，其中，软质粘土、糊精和羧甲基纤维的占比为100：8：6-100：14：9；通过糊精和羧甲基纤维来提高软质粘土的可塑性能。
进一步，所述电熔镁砂包括由颗粒度为3-0mm的骨料与200目的细粉构成，其中，骨料与细粉的占比为2：1-2.4：1；控制好骨料和细粉的含量，使其间歇之间的相互填充更加的密实，使其形成较佳品质的涂抹料基础，且避免细粉用量过量而使涂抹料过干而影响施工。
进一步，所述镁盐型促进剂为硫酸镁和氯化镁中的一种或两种；通过硫酸镁和/或氯化镁来使镁砂水化生成Mg(OH)2，而Mg(OH)2具有胶凝作用，从而起到结合作用。
进一步，所述洁净剂为氧化钙，氧化钙与钢材中的杂质反应来降低其含量，例如与钢液中的三氧化二铝反应生成铝酸钙，使铝酸钙在钢液中上浮与钢液分离，从而达到了净化钢液的目的；同时还要严格控制氧化钙的含量，避免氧化钙的含量过高而影响涂抹料的抗侵蚀性能。
为了现有技术中，中间包涂抹料的制备工艺复杂的问题，本发明采用了如下的技术方案：一种无磷低硅镁质涂抹料的制备方法,其特征在于：按照如下步骤进行：
(1)制备软质粘土，将粘土原矿进行淘洗来制备湿润粘土，再将湿润粘土进行真空练泥得到软质粘土；
(2)制备改性软质粘土，将步骤(1)制得的软质粘土与糊精和羧甲基纤维按照配比加入混合器中进行充分混合制得改性软质粘土。
(3)制备涂抹料预料,按照比例称量各组分，将电熔镁砂和纸纤维加入搅拌机中进行充分搅拌；
(4)制备涂抹料，再依次将除水之外的各组分加入搅拌机中搅拌均匀后加水进行充分搅拌。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
上述的制备方法中有序的按照软质粘土、改性软质粘土、涂抹料预料和涂抹料的步骤来进行，其制备工艺简单且首先从物理方式：淘洗和真空练泥来增强粘土的可塑性，然后再以化学方式：添加糊精和羧甲基纤维来增加粘土的可塑性，以达到提高涂抹料在施工过程中的可塑性的目的。
进一步，所述搅拌机包括壳体，壳体侧壁顶部连通有进料漏斗，壳体侧壁底部连通有排料管，排料管上设置有调节阀，壳体内转动设置有由动力器驱动转动的转轴，转轴上花键套设有沿其上下滑动的连接套，连接套的下端固定连接有套设在转轴外侧的搅拌盘，搅拌盘的边缘与壳体内壁滑动接触，连接套与转轴之间设置有以转轴转动为动力的可调传动机构，可调传动机构使连接套在转轴上往复滑动且可调传动机构通过调节结构来控制其传动状态。
进一步，所述可调传动机构包括固定设置在壳体内侧和外侧的防护壳、固定套设在转轴上且置于壳体外侧的驱动链轮以及由驱动链轮驱动同步运行的两结构相同且对称设置的传动组件，驱动链轮和传动组件位于防护壳内，其一个传动组件上设置有控制动力器间隙进行正转和反转的控制结构，调节结构与两传动组件配合。
进一步，所述每个传动组件均包括与连接套上端转动相连的传动螺杆、转动设置在壳体外侧的传动辊以及转动设置在防护壳内的传动链轮，传动链轮与传动辊之间通过可调传动轴进行连接，传动辊内开有传动腔，传动螺杆的一端自由穿入传动腔内且与传动腔内壁进行螺纹连接，控制结构位于传动腔内由传动螺杆置于传动腔内的端部来控制，两传动组件中的传动链轮与驱动链轮之间通过同一链条传动，且调节结构与两传动组件中的可调传动轴配合来控制可调传动轴与传动链轮的连接状态。
进一步，所述可调传动轴包括与传动辊相连的连接筒，连接筒内花键连有花键轴，传动链轮上开有与花键轴配合的花键槽，花键轴中部设置有环形凸起，调节结构包括两个传动组件中的花键槽上均滑动套设的调节环以及滑动套设在转轴外侧的连接环，连接环与每个调节环均通过连杆相连，调节环位于环形凸起下方且调节环的内径小于环形凸起的外径，防护壳的外壁上开有调节孔，其中一个调节环上连接有从调节孔穿出至防护壳外的调节杆，调节孔内嵌设有置于调节杆上方或下方来对调节杆进行压制固定的锁止块。
附图说明
图1为本发明中搅拌机的结构示意图；
图2为图1中A部的放大图；
图3为图2中B部的放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：壳体1、进料漏斗2、排料管3、动力器4、转轴5、连接套6、搅拌盘7、防护壳8、驱动链轮9、传动螺杆10、传动辊11、传动链轮12、传动腔13、连接筒14、花键轴15、花键槽16、环形凸起17、调节环18、连接环19、调节杆20、锁止块21、正转压力开关22、反转压力开关23。
实施例1
一种无磷低硅镁质涂抹料的制备方法：按照如下步骤进行：
(1)制备软质粘土，将粘土原矿进行淘洗来制备湿润粘土，再将湿润粘土进行真空练泥得到软质粘土；
(2)制备改性软质粘土，称量步骤(1)制得的软质粘土1.3kg并称取糊精0.105kg和0.095kg羧甲基纤维加入混合器中进行充分混合制得改性软质粘土。
(3)制备涂抹料预料,再称量好颗粒度为3-0mm的骨料47kg，200目的细粉23kg，硅酸钠1kg，硫酸镁0.5kg，氯化镁0.5kg，纸纤维0.5kg，氧化钙1kg，HSB脂肪族高效减水剂1.5kg，水23.5kg，将称量好的电熔镁砂(包括好颗粒度为3-0mm的骨料和200目的细粉)和纸纤维加入搅拌机中进行充分搅拌(HSB脂肪族高效减水剂为市场上购买的一种采用减水剂)；
(4)制备涂抹料，再依次将除水之外的各组分加入搅拌机中搅拌均匀后加水进行充分搅拌。
表1实施例1-实施例9以及对比例1-对比例8中各组分的称取重量汇总表
Figure GDA0003593149640000041
Figure GDA0003593149640000051
Figure GDA0003593149640000061
其中实施例2-实施例9以及对比例1-对比例8与实施例1中的无磷低硅镁质涂抹料的制备方法区别在于各组分称取的重量，具体实施例2-实施例9以及对比例1-对比例8中各组分称取的重量如表1所示。
将实施例1-实施例9以及对比例1-对比例8制得的无磷低硅镁质涂抹料进行如表2中的试验检测得到表2中的实验数据。
表2无磷低硅镁质涂抹料的体积密度和抗折强度的实验数据汇总表
Figure GDA0003593149640000062
表2中的数据可以分析出：通过实施例1-实施例9制得的无磷低硅镁质涂抹料的体积密度较低，从而使其涂抹形成中间包后具有较高的隔热性能和保温性能，且通过实施例6和对比例6相比，将纸纤维作为变量，其抗折强度的影响不大，但是体积密度影响非常大，通过增加纸纤维的量能够降低无磷低硅镁质涂抹料的体积密度，有利于提高此涂抹形成中间包后具有较高的隔热性能和保温性能；通过实施例2和对比例5、实施例7和对比例1、实施例9和对比例2以及实施例6和对比例8分别进行对比，明显能够得出：硅酸钠、硫酸镁、氯化镁和HSB脂肪族高效减水剂对无磷低硅镁质涂抹料的体积密度影响不大，但是对无磷低硅镁质涂抹料的抗折强度影响较大，均能够提高无磷低硅镁质涂抹料的抗折强度，且相互之前的配合具有增效的作用。
将实施例1-实施例9以及对比例1-对比例8制得的无磷低硅镁质涂抹料进行磷和硅含量的检测，同时记录采用同一涂抹设备来对实施例1-实施例9以及对比例1-对比例8制得的无磷低硅镁质涂抹料加工形成中间包的喷涂时间，并对制得的中间包进行导热系数的实验检测得到表3中的数据：
表3无磷低硅镁质涂抹料的磷含量等实验数据汇总表
磷含量(％) 导热系数W/(m.K) 喷涂时间(min) 杂质(比如：硅)含量(％)
实施例1 0.028 0.45 28 2
实施例2 0.047 0.32 35 2.94
实施例3 0.03 0.34 28.4 2.1
实施例4 0.031 0.35 29.3 2.3
实施例5 0.034 0.38 30.2 2.4
实施例6 0.036 0.4 31.8 2.6
实施例7 0.04 0.42 32.6 2.7
实施例8 0.043 0.43 33.7 2.8
实施例9 0.045 0.43 34.2 2.86
对比例1 0.039 0.52 35.2 2.74
对比例2 0.043 0.56 35.8 2.83
对比例3 0.0432 0.44 45.8 2.86
对比例4 0.0437 0.43 48.3 2.87
对比例5 0.046 0.32 34.2 2.91
对比例6 0.035 0.78 30.6 2.61
对比例7 0.036 0.41 32.4 16.3
对比例8 0.035 0.39 40.2 2.63
分析表3中的实验数据可知：通过实施例1-实施例9制得的无磷低硅镁质涂抹料的磷含量不超过0.05％，能够提高其来生产钢材的品质，避免钢材出现冷脆的现象；同时无磷低硅镁质涂抹料中的杂质含量较低，进一步能够提高其用来制备钢材的品质，减少钢材中的杂质含量；且无磷低硅镁质涂抹料加工形成的中间包的导热系数不超过0.45W/(m.K)，说明其具有良好的保温性能。通过实施例6和对比例6相比，将纸纤维作为变量，其导热系数影响非常大，通过增加纸纤维的量有利于提高此涂抹形成中间包后具有较高的隔热性能和保温性能。通过实施例9与对比例3和对比例4进行对比可知，将糊精和羧甲基纤维加入软质粘土形成改性软质粘土后大大缩短了无磷低硅镁质涂抹料在制作中间包过程中的时间，且在制作过程中明显感觉得到其可塑性大大增加；同时实施例6和对比例8分别进行对比，HSB脂肪族高效减水剂也具有缩短无磷低硅镁质涂抹料在制作中间包过程中的时间，且在制作过程中也能明显提高其可塑性的能力，说明HSB脂肪族高效减水剂和改性软质粘土配合能够起到增效的作用。
参考图1～图3所示：实施例1-实施例9和对比例1-对比例8中采用的搅拌机一样，搅拌机包括壳体1，壳体1侧壁顶部连通有进料漏斗2，壳体1侧壁底部连通有排料管3，排料管3上设置有调节阀，壳体1内转动设置有由动力器4驱动转动的转轴5，动力器4可以为步进电机，转轴5上花键套设有沿其上下滑动的连接套6，连接套6的下端固定连接有套设在转轴5外侧的搅拌盘7，搅拌盘7的边缘与壳体1内壁滑动接触，连接套6与转轴5之间设置有以转轴5转动为动力的可调传动机构，可调传动机构使连接套6在转轴5上往复滑动且可调传动机构通过调节结构来控制其传动状态；将各个组分从进料漏斗2中加入壳体1内，启动动力器4使转轴5带动搅拌盘7转动，使各个组分在壳体1内进行混合，此时可调传动机构处于连接状态，转动的转轴5通过可调传动机构使连接套6在转轴5上进行上、下往复滑动，来提高各个组分在壳体1内的翻滚程度，从而提高各个组分的搅拌效率和搅拌后的均匀度；各个组分完成搅拌后使调节结构来断开可调传动机构的传动状态，搅拌盘7在自身重力和各个组分重量作用下滑动至转轴5的底端转动，打开调节阀使搅拌好的物料从排料管3排出，即可进行打包。
具体的，采用的可调传动机构包括固定设置在壳体1内侧和外侧的防护壳8、固定套设在转轴5上且置于壳体1外侧的驱动链轮9以及由驱动链轮9驱动同步运行的两结构相同且对称设置的传动组件，驱动链轮9和传动组件位于防护壳8内，其一个传动组件上设置有控制动力器4间隙进行正转和反转的控制结构，调节结构与两传动组件配合；通过调节结构使两传动组件均处于传动状态，其中一个传动组件在运行的过程中通过控制结构来使动力器4间隙的进行正转和反转，从而通过转轴5来使驱动链轮9间隙的进行正转和反转，以达到通过两传动组件使连接套6在转轴5上进行上、下往复滑动；优化的，每个传动组件均包括与连接套6上端转动相连的传动螺杆10、转动设置在壳体1外侧的传动辊11以及转动设置在防护壳8内的传动链轮12，传动链轮12与传动辊11之间通过可调传动轴进行连接，传动辊11内开有传动腔13，传动螺杆10的一端自由穿入传动腔13内且与传动腔13内壁进行螺纹连接，控制结构位于传动腔13内由传动螺杆10置于传动腔13内的端部来控制，两传动组件中的传动链轮12与驱动链轮9之间通过同一链条传动，且调节结构与两传动组件中的可调传动轴配合来控制可调传动轴与传动链轮12的连接状态；驱动链轮9转动时，通过链条使两传动组件中的传动链轮12均同步转动，从而通过可调传动轴来使传动辊11转动，通过传动螺杆10与传动腔13螺纹连接方式来使传动螺杆10向上或向下移动，传动螺杆10从而带动连接套6在转轴5上向上或向下滑动，当驱动链轮9间歇的正转和反转时，从而使连接套6在转轴5上往复的上下滑动。
其中，可调传动轴包括与传动辊11相连的连接筒14，连接筒14内花键连有花键轴15，传动链轮12上开有与花键轴15配合的花键槽16，花键轴15中部设置有环形凸起17，调节结构包括在两个传动组件中的花键槽16上均滑动套设的调节环18以及滑动套设在转轴5外侧的连接环19，调节环18与花键轴15的连接方式以及连接环19与转轴5的连接方式是为了使调节环18和连接环19不会阻碍花键槽16和转轴5的转动；连接环19与每个调节环18均通过连杆相连，调节环18位于环形凸起17下方且调节环18的内径小于环形凸起17的外径，防护壳8的外壁上开有调节孔，其中一个调节环18上连接有从调节孔穿出至防护壳8外的调节杆20，调节孔内嵌设有置于调节杆20上方或下方来对调节杆20进行压制固定的锁止块21；连接环19、调节环18、连杆和调节杆20连接成一个整体，从调节孔中取出锁止块21使调节杆20在调节孔向下移动后将锁止块21压制在调节杆20上方，从而使花键轴15在自身重力作用下向连接筒14内滑动，使花键轴15从花键槽16内脱离，从而使可调传动轴与传动链轮12脱离连接状态，转轴5仅使搅拌盘7进行转动；从调节孔中取出锁止块21使调节杆20在调节孔向上移动后将锁止块21压制在调节杆20下方，从而使花键轴15在环形凸起17和调节环18的配合作用下向连接筒14外滑动，使花键轴15滑入花键槽16内，花键轴15与传动链轮12进行花键连接，从而使可调传动轴与传动链轮12处于连接状态，转轴5使搅拌盘7进行转动的同时进行上、下往复移动。
且采用的控制结构包括设置在传动腔13内顶部的正转压力开关22和设置在传动腔13内底部的反转压力开关23，正转压力开关22和反转压力开关23均和动力器4电连接，且动力器4还电连接有控制其启停的运行开关；通过运行开关来使动力器4运行使转轴5转动，转轴5通过驱动链轮9、链条、传动链轮12、可调传动轴来使传动辊11转动，传动辊11转动过程中使传动螺杆10的端部在传动腔13内移动，当传动螺杆10的端部与正转压力开关22接触使动力器4正向转动，传动螺杆10的端部在传动腔13内向下移动，从而使搅拌盘7在壳体1内向下移动；当传动螺杆10的端部在向下移动过程中与反转压力开关23接触使动力器4反向转动，从而使传动螺杆10的端部在传动腔13内向上移动，从而使搅拌盘7在壳体1内向上移动，从此连续运动则使搅拌盘7在壳体1内进行往复的上、下移动来提高此搅拌机的搅拌能力。
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，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.无磷低硅镁质涂抹料，其特征在于：按照质量分数计算，由如下各组分组成：
电熔镁砂：70％-80％
硅酸钠：1.0％-1.5％
改性软质粘土：1.5％-3.0％
镁盐型促进剂：1.0％-1.5％
纸纤维：0.5％-1.5％
洁净剂：1.0％-1.5％
HSB脂肪族高效减水剂：1.5-2％
余量为水；
所述改性软质粘土包括软质粘土、糊精和羧甲基纤维混合而成，其中，软质粘土、糊精和羧甲基纤维的占比为100：8：6-100：14：9。
2.根据权利要求1所述的无磷低硅镁质涂抹料，其特征在于：所述电熔镁砂由颗粒度为3-0mm的骨料与200目的细粉构成，其中，骨料与细粉的占比为2：1-2.4：1。
3.根据权利要求1所述的无磷低硅镁质涂抹料，其特征在于：所述镁盐型促进剂为硫酸镁和氯化镁中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的无磷低硅镁质涂抹料，其特征在于：所述洁净剂为氧化钙。
5.用于制备权利要求2-4中任一项的无磷低硅镁质涂抹料的制备方法,其特征在于：按照如下步骤进行：
(1)制备软质粘土，将粘土原矿进行淘洗来制备湿润粘土，再将湿润粘土进行真空练泥得到软质粘土；
(2)制备改性软质粘土，将步骤(1)制得的软质粘土与糊精和羧甲基纤维按照配比加入混合器中进行充分混合制得改性软质粘土；
(3)制备涂抹料预料,按照比例称量各组分，将电熔镁砂和纸纤维加入搅拌机中进行充分搅拌；
(4)制备涂抹料，再依次将除水之外的各组分加入搅拌机中搅拌均匀后加水进行充分搅拌。
6.根据权利要求5的无磷低硅镁质涂抹料的制备方法,其特征在于：所述搅拌机包括壳体，壳体侧壁顶部连通有进料漏斗，壳体侧壁底部连通有排料管，排料管上设置有调节阀，壳体内转动设置有由动力器驱动转动的转轴，转轴上花键套设有沿其上下滑动的连接套，连接套的下端固定连接有套设在转轴外侧的搅拌盘，搅拌盘的边缘与壳体内壁滑动接触，连接套与转轴之间设置有以转轴转动为动力的可调传动机构，可调传动机构使连接套在转轴上往复滑动且可调传动机构通过调节结构来控制其传动状态。
7.根据权利要求6的无磷低硅镁质涂抹料的制备方法,其特征在于：所述可调传动机构包括固定设置在壳体内侧和外侧的防护壳、固定套设在转轴上且置于壳体外侧的驱动链轮以及由驱动链轮驱动同步运行的两结构相同且对称设置的传动组件，驱动链轮和传动组件位于防护壳内，其一个传动组件上设置有控制动力器间隙进行正转和反转的控制结构，调节结构与两传动组件配合。
8.根据权利要求7的无磷低硅镁质涂抹料的制备方法,其特征在于：所述每个传动组件均包括与连接套上端转动相连的传动螺杆、转动设置在壳体外侧的传动辊以及转动设置在防护壳内的传动链轮，传动链轮与传动辊之间通过可调传动轴进行连接，传动辊内开有传动腔，传动螺杆的一端自由穿入传动腔内且与传动腔内壁进行螺纹连接，控制结构位于传动腔内由传动螺杆置于传动腔内的端部来控制，两传动组件中的传动链轮与驱动链轮之间通过同一链条传动，且调节结构与两传动组件中的可调传动轴配合来控制可调传动轴与传动链轮的连接状态。
9.根据权利要求8的无磷低硅镁质涂抹料的制备方法,其特征在于：所述可调传动轴包括与传动辊相连的连接筒，连接筒内花键连有花键轴，传动链轮上开有与花键轴配合的花键槽，花键轴中部设置有环形凸起，调节结构包括两个传动组件中的花键槽上均滑动套设的调节环以及滑动套设在转轴外侧的连接环，连接环与每个调节环均通过连杆相连，调节环位于环形凸起下方且调节环的内径小于环形凸起的外径，防护壳的外壁上开有调节孔，其中一个调节环上连接有从调节孔穿出至防护壳外的调节杆，调节孔内嵌设有置于调节杆上方或下方来对调节杆进行压制固定的锁止块。
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