一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料.pdf

本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料，该涂料能直接应用炼钢连铸中间包浇铸工作衬。一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料，由下述重量百分比的原料组成：MgO含量大于98%的高纯镁砂，70～80%；Ca(OH)2含量大于96.0%的高纯氢氧化钙，10～20%；有机纤维，1～2.5%；结合剂采用氧氯化锆，3～10%。所述氢氧化钙的粒度小于10微米；所述有机纤维为含有非Na、K、N的有机防爆纤维。本发明的超低硅涂料是一种既可以有效降低氧含量，又可以具有施工性能良好，性价比较高的涂料。

权利要求书
1.  一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料，其特征是：由下述重量百分比的原料组成：
MgO含量大于98%的高纯镁砂，70～80%；
Ca(OH)2含量大于96.0%的高纯氢氧化钙，10～20%；
有机纤维，1～2.5%；
结合剂采用氧氯化锆，3～10%。

2.  根据权利要求1所述的能降低中间包氧含量的超低硅涂料，其特征是：所述氢氧化钙的粒度小于10微米。

3.  根据权利要求1所述的能降低中间包氧含量的超低硅涂料，其特征是：所述有机纤维为含有非Na、K、N的有机防爆纤维。

说明书一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料，该涂料能直接应用炼钢连铸中间包浇铸工作衬。 
背景技术
中间包涂料氧化硅来源主要有两个方面。一方面来源于原料镁砂，这些硅与钢液接触时，由于标准生成自由能（焓）较高，很难释放氧，不会造成负面影响。另一方面来源于结合剂：主要是硅溶胶或硅微粉，或磷酸盐，或硫酸盐，这些结合剂将会产生很重要的影响，会造成钢液严重增氧。为此在众多的有效结合剂方面，进行1600℃标准自由生成能计算，选择低氧势的结合剂进行材料分选性能试验，改变结合剂类型，具有良好的高温强度及抗渣渗透能力，可以满足降低钢中氧化物小于10微米以下夹杂的能力，净化钢液。浇铸6炉或500分钟后具有良好的翻包解体性能。
随着对钢材质量要求的不断提高，钢水中要求的非金属夹杂物越少越好；同时，随着连铸工艺技术的进步，对中间包工作层材料的寿命要求也越来越高。经各项技术指标和经济指标对比分析，使用超低硅涂料可以有效降低中间包钢水氧含量，是高端汽车板钢在浇铸过程中获得纯净钢水的最佳选择。
传统的镁质涂料使用硅微粉结合，磷酸盐做分散剂，加入部分有机纤维或碳纤维，在现场加入15～20%的水，在中间包的包壁温度不低于50℃的中间包永久衬涂抹厚度约为30mm至50mm,自然干燥养护8小时后到浇钢平台用COG燃料烘烤至涂层1200℃以上，浇铸450分钟后翻包解体。
目前，国内钢厂中间包工作衬用耐火材料大部分都使用树脂结合或硅酸盐或硫酸盐结合干式料，大部分涂料要添加少量的三聚磷酸盐或六偏磷酸盐。由于树脂在烘烤和使用过程中会产生挥发刺激性气体，对工人和环境产生危害，同时树脂受热后产生的游离的氢和树脂的残碳会造成对钢水的增氢和增碳，对洁净钢水不利。
 发明内容
本发明的目的在于提供一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料，该涂料具有施工性能良好，性价比较高。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种能降低中间包氧含量的超低硅涂料，由下述重量百分比的原料组成：
MgO含量大于98%的高纯镁砂，70～80%；
Ca(OH)2含量大于96.0%的高纯氢氧化钙，10～20%；
有机纤维，1～2.5%；
结合剂采用氧氯化锆，3～10%。
所述氢氧化钙的粒度小于10微米。
所述有机纤维为含有非Na、K、N的有机防爆纤维。
    本发明是一种既可以有效降低氧含量，又可以具有施工性能良好，性价比较高的涂料。本发明选择无硅酸盐、无磷酸盐、无硫酸盐结合的碱性涂料，氧化硅含量由10%降低为1.5%的中间包工作涂料。
本发明原料中：MgO含量大于98%的高纯镁砂，70～80%，游离SiO2含量小于2.0%。采用粒度小于10微米氢氧化钙，其Ca(OH)2含量大于96.0%的高纯氢氧化钙，重量组成10～20%；氢氧化钙是涂料的减水剂。现有的普通涂料均采用磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、ADS等做减水剂，而本发明采用氢氧化钙，在常温状态下属于含水化合物和颗粒较小，可以显著改善涂料塑性，保证了良好的施工性能，在高温烘烤阶段，释放出游离态的氧化钙，这种氧化钙具有良好的活性，在浇铸温度1600℃下，它与钢液中的Al2O3夹杂物反应形成低熔点物质C3A 、C2A、C12A7 ，黏附于中间包壁上，减少了钢液的夹杂物，同时通过下列反应：{CaO}+[S]={CaS}+[O]降低钢液中的硫，进一步净化钢液。但是氢氧化钙含量增加，导致高温分解放出的结构水增加，即失重率增加，这样导致了涂料气孔率增加和结合强度降低，因此，抗侵蚀性和抗冲刷性降低。所以本发明的氢氧化钙含量选择为原料总重量的10～20%。
本发明的结合剂采用氧氯化锆，这是本发明的主要创新点。氧氯化锆具有如下特点：8ZrOCl2·8H2O=8ZrO2 +16HCl氯离子对钢液无污染，氧化锆在高温下具有良好的耐侵蚀性。而现有的普通涂料使用MgO-SiO2-H2O结合，SiO2含量的增加，会增加与钢水平衡时的氧含量，会污染钢液。8ZrOCl2·8H2O本身不含SiO2，涂层中的SiO2，来源于所用原料中带来。对于含8个结晶水的氯氧化锆越多，它分解出来的水和热解出来的HCl越多，导致涂料的气孔率增加和结合强度下降，但是如果添加量很少，它对涂料产生的结合就不足，导致抗钢液的冲刷性降低，因此氧氯化锆过多或过少都将不利，本发明的氧氯化锆的加入量为原料总重量的3～10%为好。
本发明的超低硅涂料内的有机纤维为含有非Na、K、N的有机防爆纤维，这有利于改善涂料的施工性能和提高施工质量。
经试用验证，本发明的超低硅涂料侵蚀速率低，为0.4～0.5 mm/h，普通涂料0.5～1mm/h，减少了涂层对钢水的二次污染，为进一步降低钢中的小于30微米以下的夹杂物提供了良好的基础物质。
本发明的超低硅涂料可用于手工涂抹或震动成型，根据现场使用的连浇炉数确定使用干式震动料或手工涂料。本发明的超低硅中间包涂料以高纯镁砂作原料，采用的结合剂在受热过程中不会产生对人体和钢液有害的气体，使用中不会给钢水带入C、Si、P等夹杂，所以从施工和使用的整个过程中都是环保的，适用于高端汽车板钢在浇铸过程中获得纯净钢水。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例的目标成分及性能以及比较例的目标成分及性能见表1。采用的高纯镁砂是MgO>98%的烧结镁砂，氢氧化钙是纯度为Ca(OH)2>96%和粒度小于10μm的消石灰，氧氯化锆为纯度大于90%的工业一级品，有机纤维为有机防爆纤维，不含Na、K、N元素。按照表1实施例进行配料，在混料机内混合8分钟，然后，进行装袋，运到施工现场进行施工。在现场施工时，把料放在混料机内，加入该涂料重量的15～20%水，混合3分钟成泥料，然后人工涂抹到中间包上，涂抹时，要求热的中间包壁，温度在60～1100C为好。
 
表1 本发明的实施例和比较例

施工效果，本发明的实施例1至5，一个浇次后永久衬无局部挂渣；净化钢水明显，显著降低钢水氧含量，不含磷酸盐；能降低钢液氧含量。
本发明实施例与比较例相比较，最显著的差别是比较例含有硅灰、酚醛树脂、膨润土和三聚磷酸钠，而本发明实施例内不含这些材料。与CaO和MgO相比较，硅灰、膨润土和三聚磷酸钠是低熔点化合物，对抗高温侵蚀不利，这是含硅灰、膨润土和三聚磷酸钠的比较例不耐侵蚀的主要原因之一，同时这些物质热力学稳定性显著比CaO和ZrO2低，因此，硅灰、膨润土和三聚磷酸钠也导致钢液增氧而污染钢液。再一个就是酚醛树脂，使用前当烘烤时间长，酚醛树脂全部燃烧掉而留下气孔，这导致涂料层致密度降低而抗侵蚀变差。 而如果烘烤时间过短，热解不完全，可能导致钢液增氢和增碳，这显然也是不利于提高钢的质量。