CN112552720A - 抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法 - Google Patents

抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法，所述涂料包括如下重量百分含量的组分：氮化硼粉体25～45%、硅溶胶15～25%、氮化硅晶须3～9%、三聚磷酸钠0.6～1.8%、水性环氧树脂2～4%、异辛醇0.3～0.5%，余量为软化水。本发明通过采用与铝熔体润湿性极差的氮化硼与氮化硅，可在耐火材料表面形成一层致密的耐高温涂层，通过本发明的涂布方法制备的涂层具有极好的润滑性、抗氧化性、不沾铝，抗腐蚀、阻止细微杂质渗透到铝液中，解决了耐火材料易被侵蚀破坏的问题，避免了耐火材料剥落、开裂，从而延长了耐火材料使用寿命，提高了生产效率，降低生产成本，保证铸轧板坯和铸锭产品的内在质量。

Description

抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法
技术领域
本发明涉及特种涂层技术领域，特别是涉及一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法。
背景技术
铝合金连铸连轧和铸锭生产工艺中，流槽、除气箱、过滤箱、前箱等浇铸系统内衬耐火材料，铸嘴、稳流器等分流供流耐火材料，是直接分布和输送铝液的关键部件，其稳定性与使用寿命决定生产的连续性，对生产正常进行，稳定各项工艺参数，提高铸轧板坯和铸锭内在质量十分重要。目前流槽、除气箱、过滤箱、前箱等浇铸系统内衬耐火材料及铸嘴、稳流器等分流供流耐火材料，均选用普通硅酸铝纤维或高铝纤维等，加入无机和有机结合剂，通过抽滤或压滤制备成所需要的尺寸与形状。由于该耐火材料多孔、轻质，所以其热容小，隔热性能优异，但同时导致该材料在使用过程中，容易被铝熔体渗透侵蚀，最终导致耐火材料剥落、开裂，影响生产正常进行，导致生产中断，需重新更换后才能正常生产，不仅造成了耐火材料成本的上升，降低了生产效率，同时还影响了产品的内在质量。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法，能够解决现有技术存在的上述缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料，包括如下重量百分含量的组分：氮化硼粉体25～45%、硅溶胶15～25%、氮化硅晶须3～9%、三聚磷酸钠0.6～1.8%、水性环氧树脂2～4%、异辛醇0.3～0.5%，余量为软化水。
在本发明一个较佳实施例中，所述氮化硅晶须为单晶体短纤维，其直径为0.1～2μm，长径比L/D为10以上。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）物料混合：按配方量，称取硅溶胶、三聚磷酸钠、水性环氧树脂和软化水混合搅拌成均匀溶液；
（2）球磨处理：将配方量的氮化硼粉体和氮化硅晶须放入研磨机中混合研磨；
（3）制备涂料：将步骤（2）中球磨处理后的氮化硼粉体和氮化硅晶须加入到步骤（1）中的溶液中，搅拌均匀后，加入配方量的异辛醇，继续搅拌至没有气泡产生为止，得到所述涂料。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述混合研磨的时间为30～100min。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，采用上述涂料，包括如下步骤：
（1）涂料稀释处理：将所述涂料用一定量的软化水稀释并混合均匀；
（2）耐火材料处理：用压缩空气清理掉待涂布的耐火材料表面的杂质，然后进行烘干处理；
（3）涂布处理：将步骤（1）中稀释后的涂料均匀刷涂或喷涂到干燥后的耐火材料表面，然后用软布打磨，再重复刷涂或喷涂与打磨工序，至耐火材料表面达到一定涂层厚度，最后烘干处理，得到带抗铝合金熔体侵蚀涂层的耐火材料。
在本发明一个较佳实施例中，所述涂料和软化水的质量比为1:4。
在本发明一个较佳实施例中，所述涂层厚度为50～100μm。
在本发明一个较佳实施例中，所述耐火材料为浇铸系统设备内衬耐火材料或分流供流设备耐火材料。
在本发明一个较佳实施例中，对浇铸系统设备内衬耐火材料，涂料的涂布方法为刷涂，所述烘干处理方法为：明火烘烤1～2h。
在本发明一个较佳实施例中，对分流供流设备耐火材料，涂料的涂布方法为喷涂，所述烘干处理方法为：在烘箱内，在180～220℃下烘干22～25h。
本发明的有益效果是：本发明一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料，通过采用与铝熔体润湿性极差的氮化硼与氮化硅，可在耐火材料表面形成一层致密的耐高温涂层，通过本发明的涂布方法制备的涂层具有极好的润滑性、抗氧化性、不沾铝，抗腐蚀、阻止细微杂质渗透到铝液中，解决了耐火材料易被侵蚀破坏的问题，避免了耐火材料剥落、开裂，从而延长了耐火材料使用寿命，提高了生产效率，降低了生产成本，保证了铸轧板坯和铸锭产品的内在质量。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料，包括如下重量百分含量的组分：氮化硼粉体30%、硅溶胶20%、氮化硅晶须5%、三聚磷酸钠1.0%、水性环氧树脂3%、异辛醇0.4%，余量为软化水。
其中，所述氮化硅晶须为单晶体短纤维，其直径为0.1～2μm，长径比L/D为10以上。
实施例2
本发明公开一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）物料混合：按100kg含量计算，称取硅溶胶20kg、三聚磷酸钠1kg、水性环氧树脂3kg和软化水40.6kg混合搅拌成均匀溶液；
（2）球磨处理：称取氮化硼粉体30kg和氮化硅晶须5kg放入研磨机中混合研磨60min；
（3）制备涂料：将步骤（2）中球磨处理后的氮化硼粉体和氮化硅晶须逐渐加入到步骤（1）中的溶液中，搅拌均匀后，加入0.4kg异辛醇，继续搅拌至没有气泡产生为止，得到所述涂料。
实施例3
本发明揭示了一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，采用上述方法制备的涂料，待涂布耐火材料为对流槽、除气箱、过滤箱和前箱等浇铸系统内衬耐火材料，采用刷涂的方式涂布涂料；
具体包括如下步骤：
（1）涂料稀释处理：将上述制得的涂料与软化水安装1:4的质量比混合均匀，得到稀释后的涂料；
（2）耐火材料处理：用压缩空气清理掉待涂布的耐火材料表面的杂质，使其表面不得有松散的涂料或者易剥落的物质，然后用天然气明火烘烤1～2h，充分去除耐火材料的水汽后，自然冷却至100℃以下；
（3）涂布处理：使用猪鬃软毛刷作为刷涂工具，先在耐火材料表面接触铝液的部位均匀刷涂稀释后的涂料，10min后用软布单方向打磨，待晾干再重复上述涂刷和打磨作业，至涂层厚度达到50μm，最后用天然气明火烘烤1～2h即可。
实施例4
本发明揭示了一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，采用上述方法制备的涂料，待涂布耐火材料为铸嘴、稳流器等分流供流耐火材料，采用喷涂的方式涂布涂料；
具体包括如下步骤：
（1）涂料稀释处理：将上述制得的涂料与软化水安装1:4的质量比混合均匀，然后倒入喷壶中并轻轻摇晃（使用过程中每隔5min轻轻摇晃喷壶，防止涂料沉淀）；调节喷涂气压为0.2～0.3MPa；
（2）耐火材料处理：用压缩空气清理掉待涂布的耐火材料表面的杂质，使其表面不得有松散的涂料或者易剥落的物质，然后将耐火材料置于烘箱内，在180～220℃的温度下烘干22～25h，并在冷却至50℃到室温后取出进行喷涂；
（3）涂布处理：在喷涂喷嘴距离耐火材料表面250～350mm处，在0.2～0.3MPa压力的条件下使喷壶内的涂料均匀喷涂到耐火材料表面，喷涂完10min后用软布单方向打磨，重复上述喷涂及打磨工序，直至耐火材料表面涂层厚度达到100μm，喷涂不宜过后，以免造成涂料堆积、结块成片状剥落，喷涂完成后将耐火材料置于烘箱内，在180～220℃的温度下烘干22～25h，并在冷却至50℃到室温后取出即可。
本发明的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料，其在耐火材料表面防铝合金熔体侵蚀的工作原理为：
氮化硼粉体与铝熔体润湿性极差，不同粒径的氮化硼粒子混合可以使涂料形成比较紧密的堆积，有利于形成润滑性更好的表面。氮化硅晶须具有较好的润滑性，且在高温下化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。通过对耐火材料涂料配比的优化调整，特别是确定了氮化硅晶须合适的添加量，并结合上述涂料的制备和涂布工艺，氮化硅晶须能有效进入大粒子间隙中，粒子间相互接触点增多，在涂料内部形成紧密的堆积，提高了涂层表面的硬度。同时涂料与耐火材料形成较好的结合，在耐火材料表面形成一层致密的耐高温涂层，该涂层实现了高温下耐铝熔体侵蚀，避免了耐火材料剥落、开裂。
本发明一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料及其制备和涂布方法，其有益效果为：采用与铝熔体润湿性极差的氮化硼与氮化硅，可在耐火材料表面形成一层致密的耐高温涂层，该涂层具有极好的润滑性、抗氧化性、不沾铝，抗腐蚀、阻止细微杂质渗透到铝液中，解决了耐火材料易被侵蚀破坏的问题，避免了耐火材料剥落、开裂，从而延长了耐火材料使用寿命，提高了生产效率，降低了生产成本，保证了铸轧板坯和铸锭产品的内在质量。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料，其特征在于，包括如下重量百分含量的组分：氮化硼粉体25～45%、硅溶胶15～25%、氮化硅晶须3～9%、三聚磷酸钠0.6～1.8%、水性环氧树脂2～4%、异辛醇0.3～0.5%，余量为软化水。
2.根据权利要求1所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料，其特征在于，所述氮化硅晶须为单晶体短纤维，其直径为0.1～2μm，长径比L/D为10以上。
3.一种如权利要求1所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）物料混合：按配方量，称取硅溶胶、三聚磷酸钠、水性环氧树脂和软化水混合搅拌成均匀溶液；
（2）球磨处理：将配方量的氮化硼粉体和氮化硅晶须放入研磨机中混合研磨；
（3）制备涂料：将步骤（2）中球磨处理后的氮化硼粉体和氮化硅晶须加入到步骤（1）中的溶液中，搅拌均匀后，加入配方量的异辛醇，继续搅拌至没有气泡产生为止，得到所述涂料。
4.根据权利要求3所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述混合研磨的时间为30～100min。
5.一种抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，其特征在于，采用权利要求3或4制备的涂料，包括如下步骤：
（1）涂料稀释处理：将所述涂料用一定量的软化水稀释并混合均匀；
（2）耐火材料处理：用压缩空气清理掉待涂布的耐火材料表面的杂质，然后进行烘干处理；
（3）涂布处理：将步骤（1）中稀释后的涂料均匀刷涂或喷涂到干燥后的耐火材料表面，然后用软布打磨，再重复刷涂或喷涂与打磨工序，至耐火材料表面达到一定涂层厚度，最后烘干处理，得到带抗铝合金熔体侵蚀涂层的耐火材料。
6.根据权利要求5所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，其特征在于，所述涂料和软化水的质量比为1:4。
7.根据权利要求5所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，其特征在于，所述涂层厚度为50～100μm。
8.根据权利要求5所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，其特征在于，所述耐火材料为浇铸系统设备内衬耐火材料或分流供流设备耐火材料。
9.根据权利要求8所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，其特征在于，对浇铸系统设备内衬耐火材料，涂料的涂布方法为刷涂，所述烘干处理方法为：明火烘烤1～2h。
10.根据权利要求8所述的抗铝合金熔体侵蚀用耐火材料涂料的涂布方法，其特征在于，对分流供流设备耐火材料，涂料的涂布方法为喷涂，所述烘干处理方法为：在烘箱内，在180～220℃下烘干22～25h。
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