CN117534486A - 一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法；属于耐火材料应用领域；所述防护层由不同粒级的镁钇稳定氧化锆、助烧剂、稳定剂和结合剂制备成合适粘度的浆料，喷涂或涂抹在中间包工作衬表面形成2‑5mm厚的薄层，待线上烘烤后可形成性能适宜的防护层。通过该种方式制得的防护层可有效隔离工作衬干式料初始使用时和钢水的直接接触，避免自身剥落形成的钢液中夹杂物；同时减少树脂干式料对钢液增氢/增碳效应，提高了钢液的洁净度；同时该防护层提高了耐火材料抗钢液的非润湿性能，不容易向钢液中形成夹杂物，保障了洁净钢的品质。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料应用领域，涉及了一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法。
背景技术
洁净钢是指钢液中含有极低的杂质元素含量如S、P、N、O、C、H和非金属夹杂物。为了实现上述目的，会通过不同精炼方式如LF、RH、VD、VOD或复合精炼达到降低钢液中的杂质元素含量。除工艺过程控制外，冶炼中用耐火材料也是影响钢液品质的重要因素之一。中间包是钢水和耐火材料直接接触的最后一道工序，其工作衬料对钢液品质尤其洁净钢的质量具有重要影响。常用中间包工作衬料为树脂结合镁质干式料，因工艺简单、施工方便，具有合适的高温性能，成为当前中间包衬料的主流体系。然而，镁质干式料在首炉使用前由于配套含碳材料影响只能在线烘烤至1000～1300℃后便直接承接钢水，由于干式料此时内部未烧，结合强度较低，容易被钢水冲刷剥落熔入钢水中形成镁质夹杂物，或与钢液中的氧化铝反应形成尖晶石夹杂物，导致钢液洁净度下降品质降低。同时，树脂结合镁质干式了使用过程中还会释放出甲醛、酚类等刺激性气体，对钢水产生增碳/增氢效应，降低钢材品质。
目前提高钢液洁净度的办法主要集中在精炼工序过程控制和提高工作衬火材料的技术改进。传统涂层的主要作用是针对耐火材料自身的防氧化、耐磨损等功能的技术研制，针对中间包工作衬对钢液洁净度的涂层防护性能的报道并不多。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种洁净钢冶炼用中间包衬料防护层的制备方法。
技术方案：本发明提出了一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，所述防护层由不同粒度的镁钇稳定氧化锆、粉状的助烧剂、稳定剂和液态状的结合剂组成。
进一步的，所述镁钇稳定氧化锆包括氧化锆颗粒、氧化锆细粉及氧化锆微粉；
所述防护层的原料组成及具体质量配比为：镁钇稳定氧化锆颗粒40-50％，D0.9≤0.2mm；镁钇稳定氧化锆细粉30-40％，D0.9≤0.074mm；镁钇稳定氧化锆微粉5-15％，D0.9≤10um；镁钇稳定氧化锆微粉5-15％，D0.9≤3um；
助烧剂1-5％,D0.9≤61um，上述原料总重为100％；
稳定剂以外加形式加入，占原料质量总重的0.1-0.5％；
结合剂以外加形式加入，占原料质量总重的10-20％。
进一步的，所述镁钇稳定氧化锆为高纯镁稳定氧化锆的任意一种；
其中，2％(mol)≤MgO≤10％(mol),2％(mol)≤Y2O3≤10％(mol),ZrO2≥88％(mol)。
进一步的，所述助烧剂为硼酸、硼砂、硼玻璃粉的任意一种，其中D0.9≤61um。
进一步的，所述稳定剂为聚磷酸盐、聚乙二醇型缩聚物、木质素磺酸盐的任意一种。
进一步的，所述结合剂为液态磷酸二氢铝、铝溶胶、水玻璃中的任意一种。
进一步的，一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法，其制备步骤如下：将所有固态原料(镁钇稳定氧化锆、粉状的助烧剂、稳定剂)与锆质球进行共磨预混，料球质量比1:1.5～2；
之后加入液态结合剂充分搅拌均匀制成防护层浆料，调至浆料在合适粘度，在中间包工作衬料表面进行浆料机械喷涂或人工涂抹形成2-5mm厚的薄层；
待浆料完全凝固后随即进行线上烘烤待用：烘烤器在0.5h内升至300℃～350℃，保持1h，之后在1h内快速升温至1200℃～1300℃，至少保持1.5-2h后等待上线使用。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明利用中低温形成的干式料防护层，有效隔离了工作衬干式料初始使用时和钢水的直接接触，避免了由于自身剥落形成的钢液中夹杂物；同时减少树脂干式料对钢液增氢/增碳效应，提高了钢液的洁净度；2、本发明以镁钇稳定氧化锆作为防护层的主原料，提高了耐火材料抗钢液的非润湿性能，不容易向钢液中形成夹杂物，保障了洁净钢的品质；3、本发明利用中低温时材料自结合形成性能适宜的防护层，能量消耗低，有利于炼钢成本控制和经济效益的增加。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所述的本发明提出了一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，所述防护层由不同粒度的镁钇稳定氧化锆、粉状的助烧剂、稳定剂和液态状的结合剂组成。
进一步的，所述镁钇稳定氧化锆包括氧化锆颗粒、氧化锆细粉及氧化锆微粉；
所述防护层的原料组成及具体质量配比为：镁钇稳定氧化锆颗粒40-50％，D0.9≤0.2mm；镁钇稳定氧化锆细粉30-40％，D0.9≤0.074mm；镁钇稳定氧化锆微粉5-15％，D0.9≤10um；镁钇稳定氧化锆微粉5-15％，D0.9≤3um；
助烧剂1-5％,D0.9≤61um，上述原料总重为100％；
稳定剂以外加形式加入，占原料质量总重的0.1-0.5％；
结合剂以外加形式加入，占原料质量总重的10-20％。
进一步的，所述镁钇稳定氧化锆为高纯镁稳定氧化锆的任意一种；
其中，2％(mol)≤MgO≤10％(mol),2％(mol)≤Y2O3≤10％(mol),ZrO2≥88％(mol)。
进一步的，所述助烧剂为硼酸、硼砂、硼玻璃粉的任意一种，其中D0.9≤61um。
进一步的，所述稳定剂为聚磷酸盐、聚乙二醇型缩聚物、木质素磺酸盐的任意一种。
进一步的，所述结合剂为液态磷酸二氢铝、铝溶胶、水玻璃中的任意一种。
进一步的，一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法，其制备步骤如下：将所有固态原料(镁钇稳定氧化锆、粉状的助烧剂、稳定剂)与锆质球进行共磨预混，料球质量比1:1.5～2；
之后加入液态结合剂充分搅拌均匀制成防护层浆料，调至浆料在合适粘度，在中间包工作衬料表面进行浆料机械喷涂或人工涂抹形成2-5mm厚的薄层；
待浆料完全凝固后随即进行线上烘烤待用：烘烤器在0.5h内升至300℃～350℃，保持1h，之后在1h内快速升温至1200℃～1300℃，至少保持1.5-2h后等待上线使用。
本发明以高耐火度的镁钇复合稳定氧化锆为主原料，一是因为镁钇稳定氧化锆相对钢液和钢渣有较好的非润湿性，不容易向钢液中形成夹杂物，保障了洁净钢的品质；二是镁钇稳定氧化锆和镁质干式料中都存在MgO组分，具有同质相溶性，避免了防护层和干式料的界面效应，有利于形成连续的高强界面结合相，减少防护层的脱落出现；三是镁钇复合稳定氧化锆具有更稳定的立方相结构，避免了氧化锆因相变出现的体积效应，降低了中温即在线烘烤时ZrO2-MgO固溶体发生分解造成的MgO脱溶，减少了防护层对钢液造成夹杂物的出现。
加入适量助烧剂有利于促进防护层在中低温条件下形成液相结合实现防护层的快速烧结，同时也能促进界面处镁质干式料的充分反应和烧结，形成了硼酸镁有助于提高干式料的结合强度，从而提高工作衬料抵抗钢水冲刷性能。
加入液态结合剂是保障防护层凝固后的结合性能，避免防护层在线上烘烤前出现脱落。稳定剂的作用则是为了保障防护层浆料的成分均匀，提高浆料的稳定性，避免分层现象出现。
实施例：
根据下述3个实施例的配比方案，将其调整粘度在7000～10000mPa·S(25～30℃)浆料；之后在200℃/24H烘烤后镁质干式料上进行涂抹，涂抹厚度在5mm左右，之后将涂抹防护层和未涂抹的两种干式料在1300℃/5H进行热处理，并进行强度对比，其结果见表1。
实施例1：
采用92％(mol)ZrO2+5％(mol)MgO+3％(mol)Y2O3的复合稳定氧化锆为主原料制备防护层，其具体组成和质量配比如下：
实施例2：
采用90％(mol)ZrO2+8％(mol)MgO+2％(mol)Y2O3的复合稳定氧化锆为主原料制备防护层，其具体组成和质量配比如下：
实施例3：
采用90％(mol)ZrO2+5％(mol)MgO+5％(mol)Y2O3的复合稳定氧化锆为主原料制备防护层，其具体组成和质量配比如下：
具体如表1所示；
表1实施例干式料的性能指标
Claims (10)
1.一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述防护涂层包括不同粒度的镁钇稳定氧化锆、助烧剂、稳定剂和结合剂。
2.根据权利要求1所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述镁钇稳定氧化锆为高纯镁稳定氧化锆中的一种；
其中，2％(mol)≤MgO≤10％(mol),2％(mol)≤Y2O3≤10％(mol),ZrO2≥88％(mol)。
3.根据权利要求1所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述镁钇稳定氧化锆包括镁钇氧化锆颗粒、镁钇氧化锆细粉及镁钇氧化锆微粉。
4.根据权利要求3所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述中间包衬料防护层的质量比为：
镁钇氧化锆颗粒40-50％，D0.9≤0.2mm；
镁钇氧化锆细粉30-40％，D0.9≤0.074mm；
镁钇氧化锆微粉5-15％，D0.9≤10um；
镁钇氧化锆微粉5-15％，D0.9≤3um；
助烧剂1-5％，D0.9≤61um，上述原料总重为100％；
稳定剂以外加形式加入，占原料质量总重的0.1-0.5％；
结合剂以外加形式加入，占原料质量总重的10-20％。
5.根据权利要求1所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述助烧剂为硼酸、硼砂、硼玻璃粉中的任意一种，其中，D0.9≤61um。
6.根据权利要求1所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述稳定剂为聚磷酸盐、聚乙二醇型缩聚物、木质素磺酸盐中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层，其特征在于，所述结合剂为液态磷酸二氢铝、铝溶胶、水玻璃中的任意一种。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法，其特征在于，其制备步骤如下：
(1)：按比例将预备的混合有镁钇稳定氧化锆、助烧剂、稳定剂的固态原料与锆质球进行共磨预混，后按比例加入结合剂搅拌均匀制成防护层浆料，
(2)：调至浆料在中间包工作衬料表面进行浆料机械喷涂或人工涂抹形成2-5mm厚的薄层，
(3)：待浆料薄层全部凝固后立即进行线上烘烤，最终制得中间包衬料防护涂层，待用。
9.根据权利要求8所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法，其特征在于，
在步骤(1)中，所述固态原料与锆质球的质量比：1:1.5～2。
10.根据权利要求8所述的一种满足洁净钢冶炼用中间包衬料防护涂层的制备方法，其特征在于，
在步骤(3)中，所述烘烤的过程是：将烘烤器在0.5h内升至300℃～350℃，保持1h，之后在1h内升温至1200℃～1300℃，保持1.5-2h后等待上线使用。
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