耐火纤维复合增塑涂料的研究

耐火纤维复合增塑涂料的研究

在钢水供应非常充分的生产中，尤其是在有必要通过大门快速更换的条件下，中间包的使用寿命越长越好。通过使用高性能的镁质预制件、镁质涂料及镁铝铬质涂料等,可使中间包工作层的使用寿命达到50h以上。但是用高抗侵蚀性的工作层材料时,其热导率也往往很高。因此,中间包的保温是一个重要的问题。另外,伴随着中间包冶金技术的发展,优质钢和特殊钢的比例增加,受浇铸钢的品种变化和浇铸同一种钢的产量的限制,导致对中间包的使用寿命的要求不高,而满足浇铸钢的质量为第一要求。在这种情况下,希望中间包耐火材料衬能净化钢水和具有良好的保温效果。针对以上情况,研制了超轻质中间包涂料。1u2004范围所用原料有:MgO含量(质量分数,下同)≥92%、灼减≤0.3%、粒度为1～0mm的烧结镁砂,MgO含量≥94%、灼减≤0.5%、粒度≤0.088mm的中档烧结镁砂,工业一级品三聚磷酸钠,粒度<0.045mm的钠基膨润土,广西泥,废旧报纸粉碎而成的纸纤维(长度以4～7mm为好,干燥不吸潮),玻璃纤维及硅酸铝质耐火纤维。2结果与分析2.1涂料密度的测定配料时,在保持基本原料配比不变的情况下,通过改变颗粒组成和发泡剂的添加量,来改变镁质涂料的密度。将混合料制成114mm×114mm×65mm的坯样,经110℃24h干燥后,测其体积密度,并用热线法测定500℃时的热导率,结果见表1。可见,随着涂料体积密度的降低,热导率下降。因此,降低工作层涂料密度,能显著提高中间包的保温性能。2.2热导率的测定在保持基本原料配比不变的情况下,改变纤维的类型,通过振动和捣实等方法,保证涂料干后的体积密度基本相同。将混合料做成114mm×114mm×65mm坯样,经110℃24h干燥后,用热线法测定试样500℃的热导率,结果见表2。由表2可知,耐火纤维能显著降低涂料的热导率,而玻璃纤维却增加了热导率。因此,为了提高涂料的保温性能,应加入适量的硅酸铝质耐火纤维。2.3涂料的热导率和干后密度在保持基本原料配比不变的情况下,分别加入b和2b的三聚磷酸钠结合剂做成涂料,并对它们的热导率(500℃)和干后密度进行测量,结果见表3。由表3可知,三聚磷酸钠的添加量增加,涂料的热导率增加。这可能是因为在温度较高时,生成的液相量随三聚磷酸钠的增加而增多所造成的。2.4不同广西泥对涂料性能的影响在保持基本原料配比不变的情况下,对膨润土和广西泥的添加量进行调节,它们对涂料性能的影响见表4。由表4可知,与膨润土相比,加入广西泥可降低涂料的热导率,而膨润土加入量增加,导致干燥密度下降和热导率的下降。值得注意的是,膨润土的可塑性比广西泥好。膨润土使涂料具有更好的粘结性能。2.5试验结果和讨论根据上述试验结果及宝钢电炉中间包的操作条件和使用要求,选择热导率低的配方配制涂料,进行涂抹性能试验。涂抹试验步骤为:先准备3个墙面,即常温的水泥混凝土墙、分别用在110℃及220℃的烘箱里烘3h后的高铝砖砌成的高铝砖墙,然后,立即把准备好的涂料涂在每个墙面上,每个墙面用涂料3kg,涂抹面积约0.1m2。试验结果证明,220℃的高温墙面在涂抹时,涂料里的水马上形成蒸汽而把涂料与墙面隔开,导致涂料不能粘附在墙面上,而对于常温的水泥混凝土墙和110℃的高铝砖墙,涂料的粘附性就很好。高温下涂料的附着率低,也在后来的实际应用中得到了证明。在涂料中添加适量的有机结合剂和一定量的活性氧化物,可以解决高温下涂料的附着率低的问题。3与现用涂料性能的对比经过试验研究后,确定了合理的涂料配方。研制的超轻质涂料的性能与现用涂料的性能对比见表5。可见,研制涂料的显著特点是体积密度很低,热导率也很低。对于研制料,无论是手工涂抹还是机器喷涂,它的附着率都能达到100%,这给施工带来了很大的灵活性和方便。4在中间包壁的温度下施工。在充研制的超轻质中间包涂料在宝钢电炉厂T形中间包(35t)上进行使用试验(机器喷涂)。第一次喷涂时,因该中间包温度较高(在150℃以上),当机器喷涂完第一遍后,在涂料层和永久衬之间形成了蒸汽膜,这样就有少部分涂料从中间包包壁上滑落下来;接着喷涂第二遍时,因永久衬温度的降低,涂料的滑落现象基本消除。当喷涂第二个中间包时,选择中间包壁的温度在100℃下施工,这样,就没有涂料的滑落现象,附着率达到了100%。中间包墙壁的喷涂厚度约为30mm,包底的喷涂厚度约为40mm。在养护、干燥和烘烤过程中,没有出现裂纹和发生倒塌的现象,能满足钢厂对使用寿命的要求,同时用后也很好翻包,得到了钢厂的肯定。为了进一步改善涂料的高温附着率,做了下列改进:(1)选用粘结性能良好的两种无机复合增塑剂;(2)在用磷酸盐结合剂的同时,也使用了在100℃以上有较好粘结性的有机结合剂;(3)调整涂料的颗粒组成以提高其透气性,从而减少蒸汽膜对涂料的鼓胀力。经过这样的调整,使涂料的适应性大大增强,基本上保证了在各种温度下都能有良好的施工性能。经过试用和批量使用,结果显示该涂料在各种温度下都具有良好的施工性能,在养护、干燥和烘烤的过程中,涂料层没有出现裂纹,也没有发生脱落等不良现象。使用后观察,涂料层仍然残余相当的厚度并且具有良好的抗渣渗透性能。良好的保温性和抗渣渗透性,使永久层和工作层间的温度较低,没有粘结发生,再加上涂料本身的强度较低,因此,使用后翻包时,工作层容易自动脱下。5中间包涂料的复合增塑剂和结合剂的应用(1)选用硅酸铝耐火纤维,适当减少三聚磷酸钠的加入量和降低涂料的体积密度,都能显著降低涂料的热导率。(2)选用复合增塑剂和结合剂,能显著