CN116376391B - 一种钢包用保温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢包用保温涂料，各原料及其所占质量百分比包括：碳黑20～40％，复合金属粉10～30％，玻璃废料10～20％，陶瓷废料10～20％，树脂10～30％；外加复合分散剂0.5～1％。本发明将碳黑、金属粉、玻璃、陶瓷等材料复合，可有效提升所得混合料的发射率至0.9以上，保证良好的耐高温性能和抗老化性能，同时进一步结合复合分散剂和树脂类粘结剂，可有效解决传统钢包保温效果差、散热损失大等问题，使用过程中不变形、不粉化，全使用周期内保障保温效果和钢包使用安全；同时将该保温涂料有效涂覆于包衬永久层和工作层之间，进一步避免热量通过钢质包壳散失，为钢包保温手段提供一条新思路。

Description

一种钢包用保温涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种钢包用保温涂料及其制备方法。

背景技术

随着钢铁行业对冶炼效果、环保及成本的要求日益提高，对钢包的保温、寿命也提出了更高的要求。在炼钢过程中，随着钢包使用次数的增加，其外表面温度也逐渐升高，散热损失增多，导致钢水温降增大，包衬粘渣等问题，影响钢水质量和钢包使用寿命。

目前采取的主要保温措施包括纳米绝热板、保温涂料等。纳米板在实际使用过程中，随着钢包炉数的增加逐渐变形、粉化，保温效果下降明显，而且纳米板粉化后形成空隙、孔洞，影响钢包永久衬的使用安全。现有保温涂料大都含有铁、锰、镍、钴、钛的氧化物，一方面会降低涂料的耐火度，不适用于钢包类高温容器；另一方面会促进陶瓷纤维粉化，导致涂料使用寿命较短等问题。此外，现有保温涂料通常涂覆在钢包钢制包壳上，涂料与钢壳之间存在较大温差，热量通过热传导的方式使包壳温度升高，造成热量散失。

因此，需要进一步探索和优化适用于钢包的保温材料，有效保证保温效果，提高钢水质量，延长钢包使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的在于针对钢包保温手段现有技术存在的问题和不足，提供一种钢包用保温涂料，可有效解决传统钢包保温效果差、散热损失大等问题，使用过程中不变形、不粉化，全使用周期内保障保温效果和钢包使用安全；同时将该保温涂料有效涂覆于包衬永久层和工作层之间，进一步避免热量通过钢质包壳散失，为钢包保温手段提供一条新思路。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢包用保温涂料，各原料及其所占质量百分比包括：碳黑20～40％，金属粉10～30％，玻璃废料10～20％，陶瓷废料10～20％，热固性树脂粘结剂10～30％；外加复合分散剂0.5～1％。

上述方案中，所述碳黑中C≥93wt％，平均粒度≤50um。

上述方案中，所述金属粉为铂黑粉、钽粉、镍铬合金粉、铬镍铁合金粉中的一种或几种，平均粒度≤50um。

进一步地，所述镍铬合金粉中镍元素含量40～45wt％，铬元素含量45～50wt％；铬镍铁合金粉中镍元素含量25～30wt％，铬元素含量25～30wt％。

进一步地，所述金属粉由铂黑粉、镍铬合金粉、铬镍铁合金粉按1:2～4:1～3的质量比混合而成；或金属粉由钽粉、镍铬合金粉按1:0.5～2的质量比混合而成；或由镍铬合金粉、铬镍铁合金粉按1:0.5～2的质量比混合而成。

上述方案中，所述玻璃废料中SiO₂≥80wt％，平均粒度≤50um；回收的废弃玻璃经破碎机破碎，进入筛选机除掉杂物，然后经过磁选将金属回收，放入研磨机中进行研磨，经过筛分，使其平均粒度≤50um，得到玻璃废料。

上述方案中，所述陶瓷废料中SiO₂≥60wt％，Fe₂O₃≤4wt％，平均粒度≤50um；将回收的废弃陶瓷经破碎机破碎，进入筛选机除掉杂物，然后经过磁选将金属回收，再酸洗去除杂质，最后放入研磨机中进行研磨，经过筛分，使其平均粒度≤50um，得到陶瓷废料。

进一步地，所述陶瓷废料中主要化学成分及其所占质量百分比包括：SiO₂≥60％，Fe₂O₃≤4％。

上述方案中，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、水玻璃中的两种以上。

进一步地，所述分散剂由六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、水玻璃中的两种按1:0.5～2的质量比混合而成。

上述方案中，所述热固性树脂粘结剂可选用酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂等中两种以上。

进一步地，所述酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂的固含量≥75％，残碳40～45％，含水量≤3％，热膨胀系数≤15％，黏度≥200s(BN-4杯，常温)。

进一步地，所述热固性树脂粘结剂由酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂中的两种按1:0.5～2的质量比混合而成。

上述一种钢包用保温涂料的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，将称取的原料进行一次搅拌处理，然后进行研磨、筛分，得粒度≤30um的混合料；

2)向所得混合料中加入水，进行二次搅拌处理，得钢包用保温涂料。

上述方案中，所述步骤2)中采用的水料比(质量比)为(5～7):(3～5)。

上述方案中，所述一次搅拌处理步骤采用的搅拌速率为1000～1500r/min，时间为15～30min。

上述方案中，所述二次搅拌处理采用的搅拌速率为1000～1500r/min，时间为45～60min。

上述一种钢包用保温涂料的应用方法，包括如下步骤：先对钢包永久层进行清理，将钢包用保温涂料均匀涂覆在永久层表面，厚度2～3mm；待涂料自然风干后，再进行工作层的砌筑，最后随钢包进行养护、烘烤，完成施工。

本发明的原理为：

钢包在使用过程中处于高温环境，包内热量以辐射为主要的传递方式，传统耐火材料的发射率通常约为0.4，本发明将碳黑、金属粉、玻璃、陶瓷等材料复合，可有效提升所得混合料的发射率至0.9以上，使吸收和发射的热量增多，有效提高热能的利用率，达到节能降耗的目的；并可保证良好的耐高温性能和抗老化性能，有效延长保温涂料的使用寿命；同时进一步结合复合分散剂和树脂类粘结剂，其中引入的复合分散剂可围绕本发明上述复合颗粒体系形成带电荷的双层结构，实现稳定分散；复合树脂在高温下向被粘附物体表面的裂纹、气孔等缺陷内渗透，在高温下固化形成网状结构，嵌入到被复合颗粒体系中，形成机械互锁力，进一步产生较好的结合强度；所得保温涂料在使用过程中不变形、不粉化，全使用周期内保障保温效果和钢包使用安全。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

1)本发明所述钢包用保温涂料可有效解决传统钢包保温效果差、散热损失大等问题，使用过程中不变形、不粉化，全使用周期内保障保温效果和钢包使用安全；同时首次提出将其有效涂覆在包衬永久层和工作层之间，可进一步有效避免热量通过钢质包壳散失等问题；

2)本发明所述保温涂料可有效提高钢包的保温性能，减少钢水温降，延长钢包使用寿命，节省炉衬维护成本及时间；同时可大量使用玻璃废料和陶瓷废料，有利于资源的回收利用，降低保温涂料的成本，具有显著的环境和成本效益；且涉及的制备方法简单、操作方便，适合推广应用。

具体实施方式

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以下实施例中，采用的热固性树脂粘结剂酚醛树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂分别由河南铂润铸造材料有限公司提供；其中，酚醛树脂的固含量75～80％，残碳40～45％，含水量2～1％，热膨胀系数≤12％，黏度≥200s(BN-4杯，常温)；呋喃树脂的固含量80～90％，残碳40～45％，含水量1.5～1％，热膨胀系数≤12％，黏度≥200s(常温BN-4杯)；环氧树脂的固含量80～85％，残碳40～45％，含水量2～1％，热膨胀系数≤15％，黏度≥200S(常温BN-4杯)；氩胺树脂的固含量85～90％，残碳40～45％，含水量1.5～1％，热膨胀系数≤12％，黏度≥200s(常温BN-4杯)。

采用的金属粉均为市售产品。

实施例1

一种钢包用保温涂料，其制备方法包括如下步骤：

1)原料的称取，各原料及其所占质量百分比为：碳黑30％，金属粉20％，玻璃废料15％，陶瓷废料15％，热固性树脂粘结剂20％；外加复合分散剂1％；

其中，采用的碳黑中C含量95％(质量百分比)，平均粒度为50um；

金属粉由铂黑粉、镍铬合金粉、铬镍铁合金粉按质量比1:3:2混合而成；

玻璃废料中SiO₂含量80％(质量百分比)，平均粒度50um；通过将回收的废弃玻璃经破碎机破碎，进入筛选机除掉杂物，然后经过磁选将金属回收，再放入干燥器干燥，最后放入研磨机中进行研磨，经过筛分，使其平均粒度≤50um，得到；

陶瓷废料中SiO₂含量65％(质量百分比)，Fe₂O₃含量3％(质量百分比)，平均粒度50um；通过将回收的废弃陶瓷经破碎机破碎，进入筛选机除掉杂物，然后经过磁选将金属回收，再酸洗去除杂质，最后放入研磨机中进行研磨，经过筛分使其平均粒度≤50um，得到；

采用的树脂由酚醛树脂、环氧树脂按质量比1:1混合而成；

分散剂由六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比1:1混合而成。

2)将称取的原料加入到搅拌机中，以1000r/min的速度搅拌15min，再放入研磨机中进行研磨，经过筛分，得到粒度≤30um的混合料备用；

将所得混合料加入搅拌机中，再按水料比3:2加入水，以1000r/min的速度搅拌45min，搅拌均匀后进行封装，即得所述钢包用保温涂料。

将本实施例所得保温涂料应用于钢包涂覆，具体步骤包括：先对钢包永久层进行清理，然后采用人工涂抹的方式，将所得包用保温涂料均匀的涂覆在永久层表面，厚度2～3mm；待涂料自然风干24小时后，再进行工作层的砌筑，最后随钢包进行养护24小时，烘烤(首先由室温至600℃(升温时间为48小时)，继续升温至1000℃(升温时间为24小时)，最后在1000℃保温烘烤16小时)，施工完毕。

实施例2

一种钢包用保温涂料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：各原料及其所占质量百分比为：碳黑40％，金属粉10％，玻璃废料20％，陶瓷废料10％，热固性树脂粘结剂20％；外加复合分散剂0.5％；

所述碳黑中C含量93％(质量百分比)，平均粒度50um；

所述金属粉由钽粉、镍铬合金粉按质量比1:1混合而成；

采用的树脂由酚醛树脂、呋喃树脂按质量比1:1混合而成；

分散剂由焦磷酸钠、水玻璃按质量比1:1混合。

实施例3

一种钢包用保温涂料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：各原料及其所占质量百分比为：碳黑20％，金属粉20％，玻璃废料10％，陶瓷废料20％，热固性树脂粘结剂30％；外加复合分散剂1％。

所述碳黑中C含量95％(质量百分比)，平均粒度50um；

所述金属粉由镍铬合金粉、铬镍铁合金粉按质量比1:1而成；

采用的树脂由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂按质量比1:1混合而成；

分散剂由六偏磷酸钠、水玻璃按质量比1:1混合而成。

实施例4

一种钢包用保温涂料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：各原料及其所占质量百分比为：碳黑30％，金属粉30％，玻璃废料15％，陶瓷废料15％，热固性树脂粘结剂10％；分散剂外加1％；

所述碳黑C含量95％(质量百分比)，平均粒度50um；

所述金属粉由镍铬合金粉、铬镍铁合金粉按质量比1:1而成；

采用的树脂由酚醛树脂、环氧树脂按质量比1:1混合而成；

分散剂由六偏磷酸钠、水玻璃按质量比1:1混合而成。

对比例1

一种钢包用保温涂料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：各原料及其所占质量百分比为：碳黑15％，金属粉20％，玻璃废料25％，陶瓷废料30％，热固性树脂粘结剂10％；外加分散剂0.5％；

所述金属粉为铬镍铁合金粉；

采用的树脂为环氧树脂；

分散剂为六偏磷酸钠。

对比例2

一种钢包用保温涂料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：各原料及其所占质量百分比为：碳黑13％，金属粉20％，玻璃废料27％，陶瓷废料30％，热固性树脂粘结剂10％；外加分散剂1％；

所述金属粉为镍铬合金粉；

采用的树脂为酚醛树脂；

分散剂为三聚磷酸钠。

对比例3～4

对比例3～4分别与实施例2、3的制备方法大致相同，不同之处在于将所得包用保温涂料均匀涂覆在钢质包壳内侧。

将实施例1～4和对比例1～4所得保温涂料分别进行性能测试，结果见表1。及施工应用效果分别见表1。

表1实施例1～4和对比例1～4所得保温涂料的性能测试结果

显然，上述优选实施例仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢包用保温涂料，其特征在于，各原料及其所占质量百分比包括：碳黑20~40%，金属粉10~30%，玻璃废料10~20%，陶瓷废料10~20%，热固性树脂粘结剂10~30%；外加复合分散剂0.5~1%；

所述外加复合分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、水玻璃中的两种以上；

所述热固性树脂粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂中的两种以上；

所述金属粉为铂黑粉、钽粉、镍铬合金粉、铬镍铁合金粉中的一种或几种；平均粒度≤50μm 。

2.根据权利要求1所述的钢包用保温涂料，其特征在于，所述碳黑中C≥93wt%，平均粒度≤50μm 。

3.根据权利要求1所述的钢包用保温涂料，其特征在于，所述玻璃废料中SiO₂≥80wt%；平均粒度≤50μm 。

4.根据权利要求1所述的钢包用保温涂料，其特征在于，所述陶瓷废料中SiO₂≥60wt%，Fe₂O₃≤4wt%；平均粒度≤50μm 。

5.权利要求1~4任一项所述钢包用保温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按配比称取各原料，将称取的原料进行一次搅拌处理，然后进行研磨、筛分，得粒度≤30μm 的混合料；

2）向所得混合料中加入水，进行二次搅拌处理，得钢包用保温涂料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中采用的水料比为(5~7):(3~5)。

7.一种权利要求1~4任一项所述钢包用保温涂料或权利要求5~6任一项所述制备方法制备的钢包用保温涂料的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：先对钢包永久层进行清理，将钢包用保温涂料均匀涂覆在永久层表面；待涂料自然风干后，再进行工作层的砌筑，最后随钢包进行养护、烘烤。