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發(fā)布時(shí)間：2023-06-20

項(xiàng)目內(nèi)容：

成果完成人：陳臻 潘永康 張建萍 許占傳 吳萍 蔣燕

第一完成單位：浙江銘德新材科技有限公司

成果簡介：

一、課題來源與背景

隨著煉鋼節(jié)奏的不斷加快,要求中包涂料具有良好的抗侵蝕性、涂抹性和對襯體的粘附性,在烘烤和使用過程中不開裂、不剝落,并可以減少鋼液中非金屬雜質(zhì),使用后殘襯層易于清除。但隨著在大型中間包上使用時(shí)連鑄時(shí)間越來越長(最長連鑄時(shí)間可達(dá)15h左右)?，F(xiàn)有中間涂料出現(xiàn)不耐侵蝕,自動翻包性能差,使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)局部垮包等問題。雖然各耐火材料廠家對鎂砂品位一再提升,但至今未出現(xiàn)在15h左右這個(gè)極限點(diǎn)使用性能良好的中間包鎂質(zhì)涂料?？梢哉f,鎂質(zhì)涂料的發(fā)展遇到了一個(gè)瓶頸階段。 隨著對鋼品質(zhì)要求越來越高的發(fā)展趨勢,連鑄中間包工作層用耐火材料在不斷的更新,經(jīng)歷了從無工作襯到絕熱板再到中間包涂料、干式料的不斷發(fā)展過程。傳統(tǒng)干式料使用酚醛樹脂作為結(jié)合劑,施工方便;加快了中間包的周轉(zhuǎn);使用壽命長,降低噸鋼耐火材料成本;殘襯解體性好,脫包容易。但施工、烘工和使用過程中產(chǎn)生有毒煙霧,易讓鋼水發(fā)生增C現(xiàn)象,不適于冶煉低碳鋼、純凈鋼。

二、研究目的與意義

中間包鎂質(zhì)涂料是鎂砂加結(jié)合劑等組成的系統(tǒng)。主要組成為：鎂砂、硅微分、氧化鋁粉、粘土、紙纖維、添加劑(增強(qiáng)涂料的減水、塑性、硬化時(shí)間等)。其中硅微粉、氧化鋁粉、粘土是粘結(jié)劑,紙纖維作用是增加涂料的涂抹性能,防止涂層在末干時(shí)由于重力作用塌落,同時(shí)烘烤過程預(yù)防涂層爆裂。中間包鎂質(zhì)涂料的傳統(tǒng)調(diào)整中,主要針對的是鎂砂中雜質(zhì)含量、結(jié)合劑中低熔點(diǎn)物減少,從市場運(yùn)用情況看,也取得了30%左右的壽命 。但由于涂料在施工過程中需加入約18%的水,加之紙纖維的燒失,烘烤過程中產(chǎn)生了較大氣孔,強(qiáng)度散失也較大,因此只減少涂料中的雜質(zhì)量對使用壽命改善有限。紙纖維的燒失使涂料的強(qiáng)度散失發(fā)生在600-1000℃,易導(dǎo)致涂層的脫開、塌落現(xiàn)象,減弱涂層的抗熔渣沖刷能力。經(jīng)多方面檢測,廢報(bào)紙和紙板纖維的自身吸水率為5-7%,約占涂料總需水量的30%。因此中間包涂料仍具有相當(dāng)大的市場。

三、主要論點(diǎn)與論據(jù)

相比于鎂砂中化合態(tài)的二氧化硅,結(jié)合劑中的二氧化硅(特別是游離二氧化硅)對鋼水的影響更大,因此研制中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的關(guān)鍵是不用硅微粉等結(jié)合劑,又能確保涂料良好的施工性能及有合適的常溫、中溫、及高溫強(qiáng)度：

(1)施工性能好,在施工溫度(70～15O℃)下容易涂抹;

(2)烘烤及使用過程中不爆炸,不剝落;

(3)具有優(yōu)良的抗鋼水及熔渣的侵蝕性;

(4)解體性能好,使用后殘余涂層容易從磚襯上剝離。

首先要解決涂抹性能。經(jīng)初步試驗(yàn),目前耐火材料常用的結(jié)合劑α-Al2O3、ρ-Al2O3雖然高溫性能良好,但缺乏塑性,涂抹時(shí)易塌料,所以不能作為主結(jié)合劑代替硅微粉。磷酸鹽、硫酸鹽具有一定粘結(jié)性能,但高溫下燒結(jié)嚴(yán)重,影響涂層用后解體,同時(shí)對鋼水帶來不利影響。廣西泥、高嶺土等粘土作為輔助粘結(jié)材料,雖然價(jià)格低廉,但在不使用硅微粉的前提下要達(dá)到良好的涂抹性和涂層強(qiáng)度,加入量必需較大,否則達(dá)不到良好的效果。而大量的廣西泥、高嶺土引入會使涂料中的低熔點(diǎn)增加,涂料更易燒結(jié)與不耐侵蝕,影響涂料的使用壽命與解體性能。低碳鎂碳磚的研發(fā)資料給了我們啟發(fā),找到了納米球粘土和在水中微溶的消石灰。初步試驗(yàn)得出：納米球狀粘土、消石灰+鋁酸鈣水泥具有與硅微粉相近的粘附性能。因此決定選擇這兩種結(jié)合系統(tǒng)作為主結(jié)合劑調(diào)整試驗(yàn)。

四、創(chuàng)見與創(chuàng)新

本項(xiàng)目采用納米球粘土作為硅微粉的替代結(jié)合劑研制的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料具有與原涂料相近的強(qiáng)度、線變化率等性能指標(biāo),從而避免了涂料中游離二氧化硅對鋼水中{O}的影響。采用有機(jī)增塑劑具有比普通粘土更好的塑性和附著性能,引入0.2%時(shí)達(dá)到良好的施工性,同時(shí)干燥硬化時(shí)間適宜。通過運(yùn)用活性Al2O3粉可提高超低硅涂料的中、高溫強(qiáng)度,對涂料的抗侵蝕、抗自身燒結(jié)也有幫助。

五、社會經(jīng)濟(jì)效益,存在問題

本公司所生產(chǎn)的中間包用低導(dǎo)熱超低硅鎂質(zhì)涂料,項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資50萬元,實(shí)際總投資56萬元,項(xiàng)目于2019年9月試生產(chǎn)銷售,從2019年至今產(chǎn)量3000噸,每噸市場定價(jià)按 3000元/噸計(jì)算,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目銷售收入900萬元,凈利潤90萬元,上繳稅金46萬元。

六、歷年獲獎(jiǎng)情況

公司曾榮獲高新技術(shù)企業(yè)、省專利示范企業(yè)、市名牌產(chǎn)品、市著名商標(biāo)、市技術(shù)進(jìn)步企業(yè)、市級技術(shù)中心等殊多榮譽(yù)。先后通過了質(zhì)量管理體系、環(huán)境管理體系和職業(yè)健康安全管理體系的認(rèn)證。

七、成果簡介

1、采用納米球粘土作為硅微粉的替代結(jié)合劑研制的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料具有與原涂料相近的強(qiáng)度、線變化率等性能指標(biāo),從而避免了涂料中游離二氧化硅對鋼水中{O}的影響。

2、有機(jī)增塑劑具有比普通粘土更好的塑性和附著性能,引入0.2%時(shí)達(dá)到良好的施工性,同時(shí)干燥硬化時(shí)間適宜。

3、運(yùn)用活性Al2O3粉可提高超低硅涂料的中、高溫強(qiáng)度,對涂料的抗侵蝕、抗自身燒結(jié)也有幫助。