耐火纖維復(fù)合增塑涂料的研究

耐火纖維復(fù)合增塑涂料的研究

在鋼水供應(yīng)非常充分的生產(chǎn)中，尤其是在有必要通過(guò)大門快速更換的條件下，中間包的使用壽命越長(zhǎng)越好。通過(guò)使用高性能的鎂質(zhì)預(yù)制件、鎂質(zhì)涂料及鎂鋁鉻質(zhì)涂料等,可使中間包工作層的使用壽命達(dá)到50h以上。但是用高抗侵蝕性的工作層材料時(shí),其熱導(dǎo)率也往往很高。因此,中間包的保溫是一個(gè)重要的問(wèn)題。另外,伴隨著中間包冶金技術(shù)的發(fā)展,優(yōu)質(zhì)鋼和特殊鋼的比例增加,受澆鑄鋼的品種變化和澆鑄同一種鋼的產(chǎn)量的限制,導(dǎo)致對(duì)中間包的使用壽命的要求不高,而滿足澆鑄鋼的質(zhì)量為第一要求。在這種情況下,希望中間包耐火材料襯能凈化鋼水和具有良好的保溫效果。針對(duì)以上情況,研制了超輕質(zhì)中間包涂料。1u2004范圍所用原料有:MgO含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)≥92%、灼減≤0.3%、粒度為1～0mm的燒結(jié)鎂砂,MgO含量≥94%、灼減≤0.5%、粒度≤0.088mm的中檔燒結(jié)鎂砂,工業(yè)一級(jí)品三聚磷酸鈉,粒度<0.045mm的鈉基膨潤(rùn)土,廣西泥,廢舊報(bào)紙粉碎而成的紙纖維(長(zhǎng)度以4～7mm為好,干燥不吸潮),玻璃纖維及硅酸鋁質(zhì)耐火纖維。2結(jié)果與分析2.1涂料密度的測(cè)定配料時(shí),在保持基本原料配比不變的情況下,通過(guò)改變顆粒組成和發(fā)泡劑的添加量,來(lái)改變鎂質(zhì)涂料的密度。將混合料制成114mm×114mm×65mm的坯樣,經(jīng)110℃24h干燥后,測(cè)其體積密度,并用熱線法測(cè)定500℃時(shí)的熱導(dǎo)率,結(jié)果見(jiàn)表1?？梢?jiàn),隨著涂料體積密度的降低,熱導(dǎo)率下降。因此,降低工作層涂料密度,能顯著提高中間包的保溫性能。2.2熱導(dǎo)率的測(cè)定在保持基本原料配比不變的情況下,改變纖維的類型,通過(guò)振動(dòng)和搗實(shí)等方法,保證涂料干后的體積密度基本相同。將混合料做成114mm×114mm×65mm坯樣,經(jīng)110℃24h干燥后,用熱線法測(cè)定試樣500℃的熱導(dǎo)率,結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,耐火纖維能顯著降低涂料的熱導(dǎo)率,而玻璃纖維卻增加了熱導(dǎo)率。因此,為了提高涂料的保溫性能,應(yīng)加入適量的硅酸鋁質(zhì)耐火纖維。2.3涂料的熱導(dǎo)率和干后密度在保持基本原料配比不變的情況下,分別加入b和2b的三聚磷酸鈉結(jié)合劑做成涂料,并對(duì)它們的熱導(dǎo)率(500℃)和干后密度進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,三聚磷酸鈉的添加量增加,涂料的熱導(dǎo)率增加。這可能是因?yàn)樵跍囟容^高時(shí),生成的液相量隨三聚磷酸鈉的增加而增多所造成的。2.4不同廣西泥對(duì)涂料性能的影響在保持基本原料配比不變的情況下,對(duì)膨潤(rùn)土和廣西泥的添加量進(jìn)行調(diào)節(jié),它們對(duì)涂料性能的影響見(jiàn)表4。由表4可知,與膨潤(rùn)土相比,加入廣西泥可降低涂料的熱導(dǎo)率,而膨潤(rùn)土加入量增加,導(dǎo)致干燥密度下降和熱導(dǎo)率的下降。值得注意的是,膨潤(rùn)土的可塑性比廣西泥好。膨潤(rùn)土使涂料具有更好的粘結(jié)性能。2.5試驗(yàn)結(jié)果和討論根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果及寶鋼電爐中間包的操作條件和使用要求,選擇熱導(dǎo)率低的配方配制涂料,進(jìn)行涂抹性能試驗(yàn)。涂抹試驗(yàn)步驟為:先準(zhǔn)備3個(gè)墻面,即常溫的水泥混凝土墻、分別用在110℃及220℃的烘箱里烘3h后的高鋁磚砌成的高鋁磚墻,然后,立即把準(zhǔn)備好的涂料涂在每個(gè)墻面上,每個(gè)墻面用涂料3kg,涂抹面積約0.1m2。試驗(yàn)結(jié)果證明,220℃的高溫墻面在涂抹時(shí),涂料里的水馬上形成蒸汽而把涂料與墻面隔開(kāi),導(dǎo)致涂料不能粘附在墻面上,而對(duì)于常溫的水泥混凝土墻和110℃的高鋁磚墻,涂料的粘附性就很好。高溫下涂料的附著率低,也在后來(lái)的實(shí)際應(yīng)用中得到了證明。在涂料中添加適量的有機(jī)結(jié)合劑和一定量的活性氧化物,可以解決高溫下涂料的附著率低的問(wèn)題。3與現(xiàn)用涂料性能的對(duì)比經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究后,確定了合理的涂料配方。研制的超輕質(zhì)涂料的性能與現(xiàn)用涂料的性能對(duì)比見(jiàn)表5?？梢?jiàn),研制涂料的顯著特點(diǎn)是體積密度很低,熱導(dǎo)率也很低。對(duì)于研制料,無(wú)論是手工涂抹還是機(jī)器噴涂,它的附著率都能達(dá)到100%,這給施工帶來(lái)了很大的靈活性和方便。4在中間包壁的溫度下施工。在充研制的超輕質(zhì)中間包涂料在寶鋼電爐廠T形中間包(35t)上進(jìn)行使用試驗(yàn)(機(jī)器噴涂)。第一次噴涂時(shí),因該中間包溫度較高(在150℃以上),當(dāng)機(jī)器噴涂完第一遍后,在涂料層和永久襯之間形成了蒸汽膜,這樣就有少部分涂料從中間包包壁上滑落下來(lái);接著噴涂第二遍時(shí),因永久襯溫度的降低,涂料的滑落現(xiàn)象基本消除。當(dāng)噴涂第二個(gè)中間包時(shí),選擇中間包壁的溫度在100℃下施工,這樣,就沒(méi)有涂料的滑落現(xiàn)象,附著率達(dá)到了100%。中間包墻壁的噴涂厚度約為30mm,包底的噴涂厚度約為40mm。在養(yǎng)護(hù)、干燥和烘烤過(guò)程中,沒(méi)有出現(xiàn)裂紋和發(fā)生倒塌的現(xiàn)象,能滿足鋼廠對(duì)使用壽命的要求,同時(shí)用后也很好翻包,得到了鋼廠的肯定。為了進(jìn)一步改善涂料的高溫附著率,做了下列改進(jìn):(1)選用粘結(jié)性能良好的兩種無(wú)機(jī)復(fù)合增塑劑;(2)在用磷酸鹽結(jié)合劑的同時(shí),也使用了在100℃以上有較好粘結(jié)性的有機(jī)結(jié)合劑;(3)調(diào)整涂料的顆粒組成以提高其透氣性,從而減少蒸汽膜對(duì)涂料的鼓脹力。經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整,使涂料的適應(yīng)性大大增強(qiáng),基本上保證了在各種溫度下都能有良好的施工性能。經(jīng)過(guò)試用和批量使用,結(jié)果顯示該涂料在各種溫度下都具有良好的施工性能,在養(yǎng)護(hù)、干燥和烘烤的過(guò)程中,涂料層沒(méi)有出現(xiàn)裂紋,也沒(méi)有發(fā)生脫落等不良現(xiàn)象。使用后觀察,涂料層仍然殘余相當(dāng)?shù)暮穸炔⑶揖哂辛己玫目乖鼭B透性能。良好的保溫性和抗渣滲透性,使永久層和工作層間的溫度較低,沒(méi)有粘結(jié)發(fā)生,再加上涂料本身的強(qiáng)度較低,因此,使用后翻包時(shí),工作層容易自動(dòng)脫下。5中間包涂料的復(fù)合增塑劑和結(jié)合劑的應(yīng)用(1)選用硅酸鋁耐火纖維,適當(dāng)減少三聚磷酸鈉的加入量和降低涂料的體積密度,都能顯著降低涂料的熱導(dǎo)率。(2)選用復(fù)合增塑劑和結(jié)合劑,能顯著