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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,使用后殘襯層易于清除。但隨著在大型中間包上使用時連鑄時間越來越長(最長連鑄時間可達15h左右)。現(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左右這個極限點使用性能良好的中間包鎂質涂料?？梢哉f,鎂質涂料的發(fā)展遇到了一個瓶頸階段。 隨著對鋼品質要求越來越高的發(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合劑,施工方便;加快了中間包的周轉;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

中間包鎂質涂料是鎂砂加結合劑等組成的系統(tǒng)。主要組成為：鎂砂、硅微分、氧化鋁粉、粘土、紙纖維、添加劑(增強涂料的減水、塑性、硬化時間等)。其中硅微粉、氧化鋁粉、粘土是粘結劑,紙纖維作用是增加涂料的涂抹性能,防止涂層在末干時由于重力作用塌落,同時烘烤過程預防涂層爆裂。中間包鎂質涂料的傳統(tǒng)調整中,主要針對的是鎂砂中雜質含量、結合劑中低熔點物減少,從市場運用情況看,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,烘烤過程中產生了較大氣孔,強度散失也較大,因此只減少涂料中的雜質量對使用壽命改善有限。紙纖維的燒失使涂料的強度散失發(fā)生在600-1000℃,易導致涂層的脫開、塌落現(xiàn)象,減弱涂層的抗熔渣沖刷能力。經多方面檢測,廢報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大的市場。

三、主要論點與論據

相比于鎂砂中化合態(tài)的二氧化硅,結合劑中的二氧化硅(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涂料的關鍵是不用硅微粉等結合劑,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。經初步試驗,目前耐火材料常用的結合劑α-Al2O3、ρ-Al2O3雖然高溫性能良好,但缺乏塑性,涂抹時易塌料,所以不能作為主結合劑代替硅微粉。磷酸鹽、硫酸鹽具有一定粘結性能,但高溫下燒結嚴重,影響涂層用后解體,同時對鋼水帶來不利影響。廣西泥、高嶺土等粘土作為輔助粘結材料,雖然價格低廉,但在不使用硅微粉的前提下要達到良好的涂抹性和涂層強度,加入量必需較大,否則達不到良好的效果。而大量的廣西泥、高嶺土引入會使涂料中的低熔點增加,涂料更易燒結與不耐侵蝕,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合系統(tǒng)作為主結合劑調整試驗。

四、創(chuàng)見與創(chuàng)新

本項目采用納米球粘土作為硅微粉的替代結合劑研制的中間包超低硅鎂質涂料具有與原涂料相近的強度、線變化率等性能指標,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%時達到良好的施工性,同時干燥硬化時間適宜。通過運用活性Al2O3粉可提高超低硅涂料的中、高溫強度,對涂料的抗侵蝕、抗自身燒結也有幫助。

五、社會經濟效益,存在問題

本公司所生產的中間包用低導熱超低硅鎂質涂料,項目預計總投資50萬元,實際總投資56萬元,項目于2019年9月試生產銷售,從2019年至今產量3000噸,每噸市場定價按 3000元/噸計算,實現(xiàn)項目銷售收入900萬元,凈利潤90萬元,上繳稅金46萬元。

六、歷年獲獎情況

公司曾榮獲高新技術企業(yè)、省專利示范企業(yè)、市名牌產品、市著名商標、市技術進步企業(yè)、市級技術中心等殊多榮譽。先后通過了質量管理體系、環(huán)境管理體系和職業(yè)健康安全管理體系的認證。

七、成果簡介

1、采用納米球粘土作為硅微粉的替代結合劑研制的中間包超低硅鎂質涂料具有與原涂料相近的強度、線變化率等性能指標,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%時達到良好的施工性,同時干燥硬化時間適宜。

3、運用活性Al2O3粉可提高超低硅涂料的中、高溫強度,對涂料的抗侵蝕、抗自身燒結也有幫助。