成果完成人：陈臻 潘永康 张建萍 许占传 吴萍 蒋燕

第一完成单位：浙江铭德新材科技有限公司

成果简介：

一、课题来源与背景

随着炼钢节奏的不断加快,要求中包涂料具有良好的抗侵蚀性、涂抹性和对衬体的粘附性,在烘烤和使用过程中不开裂、不剥落,并可以减少钢液中非金属杂质,使用后残衬层易于清除。但随着在大型中间包上使用时连铸时间越来越长(最长连铸时间可达15h左右)。现有中间涂料出现不耐侵蚀,自动翻包性能差,使用过程中经常出现局部垮包等问题。虽然各耐火材料厂家对镁砂品位一再提升,但至今未出现在15h左右这个极限点使用性能良好的中间包镁质涂料。可以说,镁质涂料的发展遇到了一个瓶颈阶段。 随着对钢品质要求越来越高的发展趋势,连铸中间包工作层用耐火材料在不断的更新,经历了从无工作衬到绝热板再到中间包涂料、干式料的不断发展过程。传统干式料使用酚醛树脂作为结合剂,施工方便;加快了中间包的周转;使用寿命长,降低吨钢耐火材料成本;残衬解体性好,脱包容易。但施工、烘工和使用过程中产生有毒烟雾,易让钢水发生增C现象,不适于冶炼低碳钢、纯净钢。

二、研究目的与意义

中间包镁质涂料是镁砂加结合剂等组成的系统。主要组成为：镁砂、硅微分、氧化铝粉、粘土、纸纤维、添加剂(增强涂料的减水、塑性、硬化时间等)。其中硅微粉、氧化铝粉、粘土是粘结剂,纸纤维作用是增加涂料的涂抹性能,防止涂层在末干时由于重力作用塌落,同时烘烤过程预防涂层爆裂。中间包镁质涂料的传统调整中,主要针对的是镁砂中杂质含量、结合剂中低熔点物减少,从市场运用情况看,也取得了30%左右的寿命 。但由于涂料在施工过程中需加入约18%的水,加之纸纤维的烧失,烘烤过程中产生了较大气孔,强度散失也较大,因此只减少涂料中的杂质量对使用寿命改善有限。纸纤维的烧失使涂料的强度散失发生在600-1000℃,易导致涂层的脱开、塌落现象,减弱涂层的抗熔渣冲刷能力。经多方面检测,废报纸和纸板纤维的自身吸水率为5-7%,约占涂料总需水量的30%。因此中间包涂料仍具有相当大的市场。

三、主要论点与论据

相比于镁砂中化合态的二氧化硅,结合剂中的二氧化硅(特别是游离二氧化硅)对钢水的影响更大,因此研制中间包超低硅镁质涂料的关键是不用硅微粉等结合剂,又能确保涂料良好的施工性能及有合适的常温、中温、及高温强度：

(1)施工性能好,在施工温度(70～15O℃)下容易涂抹;

(2)烘烤及使用过程中不爆炸,不剥落;

(3)具有优良的抗钢水及熔渣的侵蚀性;

(4)解体性能好,使用后残余涂层容易从砖衬上剥离。

首先要解决涂抹性能。经初步试验,目前耐火材料常用的结合剂α-Al2O3、ρ-Al2O3虽然高温性能良好,但缺乏塑性,涂抹时易塌料,所以不能作为主结合剂代替硅微粉。磷酸盐、硫酸盐具有一定粘结性能,但高温下烧结严重,影响涂层用后解体,同时对钢水带来不利影响。广西泥、高岭土等粘土作为辅助粘结材料,虽然价格低廉,但在不使用硅微粉的前提下要达到良好的涂抹性和涂层强度,加入量必需较大,否则达不到良好的效果。而大量的广西泥、高岭土引入会使涂料中的低熔点增加,涂料更易烧结与不耐侵蚀,影响涂料的使用寿命与解体性能。低碳镁碳砖的研发资料给了我们启发,找到了纳米球粘土和在水中微溶的消石灰。初步试验得出：纳米球状粘土、消石灰+铝酸钙水泥具有与硅微粉相近的粘附性能。因此决定选择这两种结合系统作为主结合剂调整试验。

四、创见与创新

本项目采用纳米球粘土作为硅微粉的替代结合剂研制的中间包超低硅镁质涂料具有与原涂料相近的强度、线变化率等性能指标,从而避免了涂料中游离二氧化硅对钢水中{O}的影响。采用有机增塑剂具有比普通粘土更好的塑性和附着性能,引入0.2%时达到良好的施工性,同时干燥硬化时间适宜。通过运用活性Al2O3粉可提高超低硅涂料的中、高温强度,对涂料的抗侵蚀、抗自身烧结也有帮助。

五、社会经济效益,存在问题

本公司所生产的中间包用低导热超低硅镁质涂料,项目预计总投资50万元,实际总投资56万元,项目于2019年9月试生产销售,从2019年至今产量3000吨,每吨市场定价按 3000元/吨计算,实现项目销售收入900万元,净利润90万元,上缴税金46万元。

六、历年获奖情况

公司曾荣获高新技术企业、省专利示范企业、市名牌产品、市著名商标、市技术进步企业、市级技术中心等殊多荣誉。先后通过了质量管理体系、环境管理体系和职业健康安全管理体系的认证。

七、成果简介

1、采用纳米球粘土作为硅微粉的替代结合剂研制的中间包超低硅镁质涂料具有与原涂料相近的强度、线变化率等性能指标,从而避免了涂料中游离二氧化硅对钢水中{O}的影响。

2、有机增塑剂具有比普通粘土更好的塑性和附着性能,引入0.2%时达到良好的施工性,同时干燥硬化时间适宜。

3、运用活性Al2O3粉可提高超低硅涂料的中、高温强度,对涂料的抗侵蚀、抗自身烧结也有帮助。