CN112456992B - 一种中间包工作衬浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中间包工作衬浇注料及其制备方法；包括粒径为1‑3mm的镁砂或镁橄榄石砂28‑34份，粒径为0.1‑1mm的镁砂或镁橄榄石砂25‑30份，粒径≤0.075mm的镁砂28‑34份，复合纤维1.0‑1.5份，结合剂3‑5份，增塑剂2.5‑3.5份，复合减水剂0.2‑0.5份；其中，复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈中的至少两种；本发明提供的中间包工作衬浇注料，在降低单位用水量的条件下，增大浇注料流变性能，使浇注料易于施工成型，自流浇注成型，同时缩短养护时间和烘烤时间，提高了钢厂的生产效率，对钢铁行业在节能和增效上具有重要意义。

Description

一种中间包工作衬浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种中间包工作衬浇注料及其制备方法。
背景技术
中间包是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，然后再有水口分配到各个结晶器中去。在我国大力发展资源节约型、环境友好型社会的今天，连铸中间包用耐火材料的冶金化及节能降耗也日益受到人们的重视。特别是与钢水直接接触的中间包工作衬质量的好坏，对净化钢水、提高钢坯质量起到重要的作用。
中间包涂料的使用，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。涂料的施工方法有手工涂抹法和机械喷涂法。目前，为了保证中间包涂料具有良好的施工性能，往往在涂料中添加一定比例的增塑剂及纤维等，这会导致施工时需要在涂料中额外加入20%-25%的水，加水量较大，同时在养护时间较短后，上线烘烤极易出现浇注料崩裂、掉块、剥落等现象，严重时会导致塌包，直接影响钢厂生产调度，给钢厂和耐火材料厂家造成经济损失。另外，手工涂抹法在减少操作人员、缩短施工时间及减轻劳动强度方面是很困难的。另外，机械喷涂法对喷涂机的依赖性较强，且设备维护保养成本较高，并且半干法喷涂法是很难防止粉尘发生和减轻回弹损失，作业环境得不到改善。中间包涂料一般用于浇注超低碳钢等，中间包周转节奏较快，这对与涂料的施工及养护周期提出了更高的要求。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种中间包工作衬浇注料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中间包工作衬浇注料及其制备方法，通过中间包工作衬浇注料以解决现有技术中存在的问题：一是传统中间包涂料施工劳动强度大，对设备的依赖性强；二是传统中间包涂料加水量较大，养护时间不足时，上线烘烤极易出现涂料崩裂、掉块、剥落等现象，严重时会导致塌包，直接影响钢厂生产调度，给钢厂和耐火材料厂家造成经济损失。
本发明提供的一种中间包工作衬浇注料，按照重量份数计，包括粒径为1-3mm的镁砂或镁橄榄石砂28-34份，粒径为0.1-1mm的镁砂或镁橄榄石砂25-30份，粒径≤0.075mm的镁砂28-34份，复合纤维1.0-1.5份，结合剂3-5份，增塑剂2.5-3.5份，复合减水剂0.2-0.5份；其中，复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈中的至少两种。
优选地，复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈。
优选地，封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈的质量比为（60-80）:（20-40）:(0.1-0.2）。
优选地，复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、植物纤维和有机纤维中的至少两种。
优选地，复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维；纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维质量比为2:4:4:1。
优选地，纸纤维长度为2mm，直径为10-20μm，熔点为300-500℃；黄麻纤维长度为1-3mm，直径20-30μm，分解点253℃ ；有机纤维为聚丙烯纤维，长度为3mm，直径为20-40μm，熔点为160-170℃。
优选地，结合剂为硅微粉、锆硅微粉和水泥；硅微粉、锆硅微粉和水泥质量比为2:1:1。
优选地，增塑剂为膨润土、糊精和红黏土中的至少两种。
优选地，增塑剂为膨润土、糊精和红黏土；膨润土、糊精和红黏土的质量比为2:1:2。
本发明还提供了一种如权上述中任一项所述的中间包工作衬浇注料的制备方法，包括如下步骤：
按照重量份数，将1-3mm的镁砂或镁橄榄石砂，粒径为0.1-1mm的镁砂或镁橄榄石砂混合，搅拌，加入结合剂搅拌均匀后，获得混合物；
将粒径不大于0.075mm的镁砂加入到混合物中，再加入增塑剂、复合纤维和复合减水剂，搅拌均匀后，获得中间包工作衬浇注料。
本发明提供的一种中间包工作衬浇注料及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明通过复合减水剂的加入，可以大幅度降低单位用水量，同时增大浇注料流变性能，使浇注料易于施工成型。
2、本发明中间包工作衬浇注料可以自流浇注成型，由于加水量的减少，缩短了养护时间和烘烤时间，大大提高了钢厂的生产效率，对钢铁行业在节能和增效上具有重要意义。
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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供了一种中间包工作衬浇注料，按照重量份数计，包括粒径为1-3mm的镁砂或镁橄榄石砂28-34份，粒径为0.1-1mm的镁砂或镁橄榄石砂25-30份，粒径≤0.075mm的镁砂28-34份，复合纤维1.0-1.5份，结合剂3-5份，增塑剂2.5-3.5份，复合减水剂0.2-0.5份；其中，复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈中的至少两种。
具体地，复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈。
具体地，封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈的质量比为（60-80）:（20-40）:（0.1-0.2）。
具体地，复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、植物纤维和有机纤维中的至少两种。
具体地，复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维；纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维质量比为2:4:4:1。
具体地，纸纤维长度为2mm，直径为10-20μm，熔点为300-500℃；黄麻纤维长度为1-3mm，直径20-30μm，分解点253℃ ；有机纤维为聚丙烯纤维，长度为3mm，直径为20-40μm，熔点为160-170℃。
具体地，结合剂为硅微粉、锆硅微粉和水泥；硅微粉、锆硅微粉和水泥质量比为2:1:1。
具体地，增塑剂为膨润土、糊精和红黏土中的至少两种。
具体地，增塑剂为膨润土、糊精和红黏土；膨润土、糊精和红黏土的质量比为2:1:2。
本发明还提供了一种如上述中任一项所述的中间包工作衬浇注料的制备方法，包括如下步骤：
S1)按照重量份数，将1-3mm的镁砂或镁橄榄石砂，粒径为0.1-1mm的镁砂或镁橄榄石砂混合，搅拌，加入结合剂搅拌均匀后，获得混合物；
S2)将粒径不大于0.075mm的镁砂加入到混合物中，再加入增塑剂、复合纤维和复合减水剂，搅拌均匀后，获得中间包工作衬浇注料。
本发明提供的复合减水剂，通过选取多种带支链结构的聚合物材料，通过复配，吸附于粒子表面，提高粒子表面的ξ电位，增大粒子间的相互排斥力，释放出由微粒子组成的凝集结构中包裹的游离水，从而减少对水的用量，提高流动性。
本发明通过选用复合纤维，在大幅度降低单位用水量的前提下，通过复合减水剂的加入，增大浇注料流变性能，使浇注料易于施工成型；获得的工作衬，无崩裂、掉块、剥落等现象出现。
本发明中间包工作衬浇注料可以自流浇注成型，由于加水量的减少，缩短了养护时间和烘烤时间，大大提高了钢厂的生产效率，对钢铁行业在节能和增效上具有重要意义。
实施例一
样品1的制备，按照重量份数，将1-3mm的镁砂28份，粒径为0.1-1mm的镁砂30份，搅拌，加入结合剂5份，搅拌均匀后，获得混合物；
将粒径不大于0.075mm的镁砂32份加入到混合物中，再加入增塑剂3份、复合纤维1.5份和复合减水剂0.5份，搅拌均匀后，获得中间包工作衬浇注料。
复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈，封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈的质量比75:25:0.1；复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维；纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维质量比为2:4:4:1；增塑剂为膨润土、糊精和红黏土；膨润土、糊精和红黏土的质量比为2:1:2；结合剂为硅微粉、锆硅微粉和水泥；硅微粉、锆硅微粉和水泥质量比为2:1:1。
制备对照样品，对照样品与样品1的区别仅在于减水剂选用封端聚氨酯，其它成分和含量均一致。
对照样品和样品1均制成两根40mm×40mm×160mm长方体试样，其中一根于110℃保温24h后脱模，测定试样的体积密度、常温耐压强度，另外一根经1500℃×3h热处理后，测定常温耐压强度以及烧后线变化率，性能测试结果见表1。
实施例二
样品2的制备，按照重量份数，将1-3mm的镁砂28份，粒径为0.1-1mm的镁砂30份，搅拌，加入结合剂5份，搅拌均匀后，获得混合物；
将粒径不大于0.075mm的镁砂32份加入到混合物中，再加入增塑剂3份、复合纤维1.5份和复合减水剂0.2份，搅拌均匀后，获得中间包工作衬浇注料。
复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈，封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈的质量比75:25:0.1；复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维；纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维质量比为2:4:4:1；具体地，增塑剂为膨润土、糊精和红黏土；膨润土、糊精和红黏土的质量比为2:1:2；结合剂为硅微粉、锆硅微粉和水泥；硅微粉、锆硅微粉和水泥质量比为2:1:1。
将样品2制成两根40mm×40mm×160mm长方体试样，其中一根于110℃保温24h后脱模，测定试样的体积密度、常温耐压强度，另外一根经1500℃×3h热处理后，测定常温耐压强度以及烧后线变化率，性能测试结果见表1。
实施例三
样品3的制备，按照重量份数，将1-3mm的镁砂28份，粒径为0.1-1mm的镁砂30份，搅拌，加入结合剂5份，搅拌均匀后，获得混合物；
将粒径不大于0.075mm的镁砂32份加入到混合物中，再加入增塑剂3份、复合纤维1.5份和复合减水剂0.3份，搅拌均匀后，获得中间包工作衬浇注料。
复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈，封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈的质量比75:25:0.1；复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维；纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维质量比为2:4:4:1；具体地，增塑剂为膨润土、糊精和红黏土；膨润土、糊精和红黏土的质量比为2:1:2；结合剂为硅微粉、锆硅微粉和水泥；硅微粉、锆硅微粉和水泥质量比为2:1:1。
将样品3制成两根40mm×40mm×160mm长方体试样，其中一根于110℃保温24h后脱模，测定试样的体积密度、常温耐压强度，另外一根经1500℃×3h热处理后，测定常温耐压强度以及烧后线变化率，性能测试结果见表1。
实施例1-3与对照样品相比，在加水量减少的情况下，流动性大幅度提高，方便浇注。
相比对照样品，常温耐压强度相接近，线性变化接近，没有影响材料性能影响。由此，经复配的减水剂的添加，增大浇注料流变性能，使浇注料易于施工成型。
将获得的样品1-3倒入到中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，自然养护2-3小时，吊出胎模，获得浇注料工作衬，由于减少水的加入，大幅度缩短了养护时间和烘烤时间，提高了钢厂的生产效率，对钢铁行业在节能和增效上具有重要意义。
表1 样品1-3的性能测定结果
Figure 796727DEST_PATH_IMAGE001
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种中间包工作衬浇注料，其特征在于：按照重量份数计，包括粒径为1-3mm的镁砂28份，粒径为0.1-1mm的镁砂30份，粒径≤0.075mm的镁砂32份，复合纤维1.5份，结合剂5份，增塑剂3份，复合减水剂0.5份；其中；复合减水剂为封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈；封端聚氨酯、丙烯酸树脂和偶氮二异庚腈的质量比为75:25:0.1；复合纤维为纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维；纸纤维、黄麻纤维、秸秆纤维和有机纤维质量比为2:4:4:1；纸纤维长度为2mm，直径为10-20μm，熔点为300-500℃；黄麻纤维长度为1-3mm，直径20-30μm，分解点253℃ ；有机纤维为聚丙烯纤维，长度为3mm，直径为20-40μm，熔点为160-170℃；结合剂为硅微粉、锆硅微粉和水泥；硅微粉、锆硅微粉和水泥质量比为2:1:1；增塑剂为膨润土、糊精和红黏土；膨润土、糊精和红黏土的质量比为2:1:2；
包括如下步骤：
按照重量份数，将1-3mm的镁砂，粒径为0.1-1mm的镁砂混合，搅拌，加入结合剂搅拌均匀后，获得混合物；
将粒径不大于0.075mm的镁砂加入到混合物中，再加入增塑剂、复合纤维和复合减水剂，搅拌均匀后，获得中间包工作衬浇注料。
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