CN101830732B - 用于氧化铝—碳化硅—碳砖表面的抗氧化涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料，由重量份比为100∶101.5～102.5的组分A和组分B混合形成的水性浆状物；按重量份计，组分A是釉料粉50～70，α-Al2O3微粉2～5，膨润土粉1～7，SiO2微粉1～3和碳化硅粉26～35混合形成的粉状物；组分B是1.5～2.5重量份羧甲基纤维素溶于100重量份水形成的粘性液体；按重量份计，组分A中的釉料粉是由硼砂40～60，石英12～18，碳酸钠8～15，方解石12～15和钠长石8～12混合、熔融、淬冷所形成的物料、晾干并磨碎制得的细粉。鱼雷式混铁车内衬ASC砖涂覆抗氧化涂料后，使用寿命至少延长50炉次，节约了耐火材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料，特别是用于鱼雷式混铁车内衬的氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料。
背景技术
鱼雷式混铁车是装运铁水或在其中将铁水进行脱硫、脱硅及脱磷处理的设备，其内衬氧化铝-碳化硅-碳砖(以下简称ASC砖)是含碳不烧砖。当鱼雷式混铁车内用ASC砖砌筑好，炉口用炉口料浇注完成后，必须从常温至900℃左右按烘炉曲线进行约100小时的烘炉，然后方可趁热盛装铁水。但是，在用煤气或天然气作燃料，利用空气中的氧气助燃进行烘炉过程中，势必使ASC砖表面(因ASC砖含碳)发生氧化腐蚀。通常，经过约100小时的明火烘烤，ASC砖工作面被氧化的深度可达25～30mm，这层氧化层结构疏松，强度低，极易被铁水渗透和侵蚀，更经不起高温铁水的冲刷。由此可见，鱼雷式混铁车内衬ASC砖在烘炉过程就受到损害，这样必然导致鱼雷式混铁车的使用寿命缩短。因此，改善鱼雷式混铁车内衬ASC砖表面的抗氧化性，对提高鱼雷式混铁车的使用寿命和节省耐火材料是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是：提供一种提高鱼雷式混铁车使用寿命的用于氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料。
实现本发明目的的技术方案是：一种用于氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料，它是由100重量份的组分A和101.5～102.5重量份的组分B混合形成的水性浆状物；
所述组分A是由釉料粉50～70重量份，α-Al2O3微粉2～5重量份，膨润土粉1～7重量份，SiO2微粉1～3重量份和碳化硅粉26～35重量份混合形成的粉状物；
所述组分B是羧甲基纤维素溶于水形成的粘性液体，其中羧甲基纤维素与水的重量份比为1.5～2.5∶100；
组分A中的釉料粉是由硼砂40～60重量份，石英12～18重量份，碳酸钠8～15重量份，方解石12～15重量份和钠长石8～12重量份混合均匀后，置于窑炉中加热至熔融状玻璃体，然后将其导入冷水中淬冷，将淬冷后形成的物料捞出、晾干并磨碎制得的细粉。
上述抗氧化涂料，其构成所述组分A各组分的粒度如下：釉料粉为10～88μm，α-Al2O3微粉为0.5～8μm，膨润土粉为10～74μm，SiO2微粉为0.1～0.5μm和碳化硅粉为88～175μm。
上述抗氧化涂料，其所述组分A中的釉料粉的熔融温度为650℃～750℃。
上述抗氧化涂料，其所述组分B中的羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠。
本发明的技术效果是：本发明技术方案的抗氧化涂料含有适量的釉料粉，由于它是由硼砂40～60重量份，石英12～18重量份，碳酸钠8～15重量份，方解石12～15重量份和钠长石8～12重量份混合均匀后，置于窑炉中加热至熔融状玻璃体，然后将其导入冷水中淬冷，将淬冷后形成的物料捞出、晾干并磨碎至粒度为10～88μm制得的细粉。当用含有此釉料粉的抗氧化涂料涂覆在鱼雷式混铁车内砌筑好的ASC砖表面后，在从常温至900℃左右按烘炉曲线对鱼雷式混铁车进行烘炉时，当烘炉温度达到700℃～800℃(该温度正是石墨氧化的温度)时，涂料中的釉料粉在ASC砖表面熔融形成一薄层玻璃相物质，在张力的作用下，该物质能均匀地覆盖在ASC砖的表面，从而阻隔了烘炉所用的氧化性气体与ASC砖表面的接触、渗透，因此，减弱了在烘炉期间ASC砖(特别是ASC砖所含碳)被氧化的程度；由于釉料粉是预先按配料比制成细粉后，再与涂料的其他组分混合，这样可以确保烘炉期间涂料中所含的釉料粉可以按配方所设定的温度(650～750℃)熔融，而不受涂料配方中其他成分的影响，确保ASC砖中所含碳不被氧化；由于本发明涂料配方中的碳化硅也具有抗氧化性，与釉料粉的搭配合理，因此，确保涂覆发明涂料的ASC砖在烘炉期间有很好的抗氧化性；本发明涂料配方中的α-Al2O3微粉能使抗氧化涂层在烘炉期间产生较高强度，因此，增加了对ASC砖表面的保护作用；本发明涂料配方中的膨润土可以保证涂料在使用期不沉积，而本发明涂料配方中的SiO2微粉可以使涂料具有很好的涂刷性，因此本发明涂料配方各个组分具有协同作用，确保涂覆在ASC砖表面后，在烘炉期间能起到抗氧化作用。试验证明将本发明涂料涂覆在ASC砖表面后，放入电炉中，从常温升至1450℃并在1450℃保温3小时，ASC砖表面也基本不被氧化，可以将ASC砖的氧化层控制在5mm以下。因此，保守估计可使鱼雷式混铁车的使用寿命至少延长50炉次，减少了鱼雷式混铁车内衬ASC砖的重修次数，大大节省了耐火材料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但并不受此限制。
实施例所用原料均为耐火材料行业通用原料，通过商业渠道可以购得。
(一)制备抗氧化涂料
本发明抗氧化涂料由100重量份的组分A和101.5～102.5重量份的组分B混合形成的水性浆状物；
所述组分A是由釉料粉50～70重量份，α-Al2O3微粉2～5重量份，膨润土粉1～7重量份，SiO2微粉1～3重量份和碳化硅粉26～35重量份混合形成的粉状物；
所述组分B是羧甲基纤维素溶于水形成的粘性液体，其中羧甲基纤维素与水的重量份比为1.5～2.5∶100；
组分A中的釉料粉是由硼砂40～60重量份，石英12～18重量份，碳酸钠8～15重量份，方解石12～15重量份和钠长石8～12重量份混合均匀后，置于窑炉中加热至熔融状玻璃体，然后将其导入冷水中淬冷，将淬冷后形成的物料捞出、晾干并磨碎制得的细粉。
实施例1～3制备釉料粉
具体制备步骤如下：
①按表1配方准备釉料粉原料
表1
| 组分 | 粒度 | 用量，重量份实施例1 | 用量，重量份实施例2 | 用量，重量份实施例3 |
| 硼砂 | 175μm筛余≤10％ | 40 | 60 | 50 |
| 石英 | 88μm筛余≤10％ | 18 | 12 | 16 |
| 碳酸钠 | 175μm筛余≤10％ | 15 | 8 | 12 |
| 方解石 | 88μm筛余≤10％ | 15 | 12 | 13 |
| 钠长石 | 88μm筛余≤10％ | 12 | 8 | 9 |
②制备釉料粉
将步骤①准备的原料混合均匀后，置于窑炉中加热，使其呈熔融状玻璃体，然后将其导入冷水中淬冷，将淬冷后形成的物料捞出、晾干并磨碎至细度为88μm，分别制得釉料粉A、B和C，保存备用；
实施例4～6制备抗氧化涂料
具体制备步骤如下：
①按表2配方准备涂料组分A的原料
表2
| 组分 | 粒度，μm | 用量，重量份实施例4 | 用量，重量份实施例5 | 用量，重量份实施例6 |
| 釉料粉 | 10～88 | 50(实施例1制釉料粉A) | 70(实施例2制釉料粉B) | 60(实施例3制釉料粉C) |
| α-Al2O3微粉 | 0.5～8 | 5 | 2 | 2.5 |
| 膨润土粉 | 10～74 | 7 | 1 | 2.0 |
| SiO2微粉 | 0.1～0.5 | 3 | 1 | 1.5 |
| 碳化硅粉 | 88～175 | 35 | 26 | 34 |
②按羧甲基纤维素与水的重量份比为2.0∶100准备羧甲基纤维素(优选羧甲基纤维素钠)和水；
③配制抗氧化涂料
分别将步骤①准备的原料混合均匀制得粉状混合物即为实施例4～6的组分A；
将步骤②准备的羧甲基纤维素钠加入水中搅拌，使羧甲基纤维素钠溶解形成粘性液体即制得102.0重量份组分B；
将上述制得的100重量份的实施例4的组分A，加入到按上述方法配制的102.0重量份的组分B中，搅拌混合均匀形成的水性浆状物，即为本发明抗氧化涂料I；
将上述制得的100重量份的实施例5的组分A，加入到按上述方法配制的102.0重量份的组分B中，搅拌混合均匀形成的水性浆状物，即为本发明抗氧化涂料II；
将上述制得的100重量份的实施例6的组分A，加入到按上述方法配制的102.0重量份的组分B中，搅拌混合均匀形成的水性浆状物，即为本发明抗氧化涂料III。
(二)抗氧化涂料的实际效果
单砖实验室试验
将实施例6制得的抗氧化涂料III涂刷在ASC砖表面，涂层厚度控制在0.25～0.35mm，自然干燥后放入电炉中，将炉温从常温升至1450℃并在1450℃保温3小时，取出后肉眼观察ASC砖表面基本不被氧化，ASC砖的氧化层厚度在5mm以下，远低于ASC砖未涂抗氧化涂料时的氧化层厚度(25～30mm)。
单砖工业试验
在2007年11月20日至2007年11月30日，将四块ASC-T2标准砖(其中两块涂有实施例6的抗氧化涂料III)送到某大型钢铁公司，放入鱼雷式混铁车内，按烘炉曲线进行烘烤，最高温度900℃。鱼雷式混铁车烘炉结束，将四块ASC-T2标准砖取出，并从900℃自然冷却至室温。然后检查其中两块砖，一块涂抗氧化涂料的ASC-T2标准砖，烘烤前原砖单重5.75kg，经烘烤后，外观基本保持原样，只有局部剥落，砖重为5.3kg，是原砖重量的92％；另一块未涂抗氧化涂料的ASC-T2标准砖，经烘烤后面目全非且整砖组织结构酥松，强度低下，砖重为3.19kg，仅为原砖重量的55.6％。实验证明，该抗氧化涂料在烘炉过程中确有保护ASC砖表面不被氧化腐蚀的作用。
鱼雷式混铁车工业试验
在2007年11月初，为某钢铁公司的49号260吨鱼雷式混铁车内衬的ASC砖表面用实施例6的抗氧化涂料III涂覆。该鱼雷式混铁车至2010年2月共装运铁水1090炉次，远超过其合同使用寿命(900炉次)。
大量试验证明，本发明的抗氧化涂料只要在技术方案范围，均可达到上述实际效果的水平，故在此不一一赘述。
(三)抗氧化涂料的经济效益估算
为安全起见，目前行业内通常规定鱼雷式混铁车使用寿命为900炉次，要求ASC砖残存长度为80～90mm。按此规定，对于一种长度为287mm的ASC砖而言，ASC砖使用900炉次后，ASC砖的长度实际消耗为197～207mm，由此计算，鱼雷式混铁车每使用一次，ASC砖的长度平均损耗为0.219～0.23mm。
而未涂覆抗氧化涂料的鱼雷式混铁车每烘炉一次，其内衬的ASC砖长度损耗为25～30mm。
按烘炉一次，消耗的砖长度为25mm，结合上述鱼雷式混铁车每使用一次，允许ASC砖的长度平均损耗为0.219～0.23mm，可以计算出烘炉一次，相当于使鱼雷式混铁车的使用寿命减少114.2炉次(25mm/0.219mm)至108.7炉次(25mm/0.23mm)。由此可见，烘炉对鱼雷式混铁车的使用寿命有很大影响。
大量试验表明，抗氧化涂料的作用保守估计可使鱼雷式混铁车的使用寿命至少延长50炉次。而一台鱼雷式混铁车内衬ASC砖的价值按50万元人民币估算，共使用900次，因此，每使用一次相当于花费555.5元(50万元/900次)。这样，使用本发明的抗氧化涂料使得鱼雷式混铁车的使用寿命延长50炉次就可节约人民币2.5万元以上，更重要的是还节约了耐火材料，进而还节省了许多宝贵的天然资源。
Claims (3)
1.一种用于氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料，其特征在于，它是由100重量份的组分A和101.5～102.5重量份的组分B混合形成的水性浆状物；
所述组分A是由釉料粉50～70重量份，α-Al2O3微粉2～5重量份，膨润土粉1～7重量份，S iO2微粉1～3重量份和碳化硅粉26～35重量份混合形成的粉状物；
所述组分B是羧甲基纤维素溶于水形成的粘性液体，其中羧甲基纤维素与水的重量份比为1.5～2.5∶100；
组分A中的釉料粉是由硼砂40～60重量份，石英12～18重量份，碳酸钠8～15重量份，方解石12～15重量份和钠长石8～12重量份混合均匀后，置于窑炉中加热至熔融状玻璃体，然后将其导入冷水中淬冷，将淬冷后形成的物料捞出、晾干并磨碎制得的细粉，釉料粉的熔融温度为650℃～750℃。
2.根据权利要求1所述的抗氧化涂料，其特征在于，构成所述组分A各组分的粒度如下：釉料粉为10～88μm，α-Al2O3微粉为0.5～8μm，膨润土粉为10～74μm，SiO2微粉为0.1～0.5μm和碳化硅粉为88～175μm。
3.根据权利要求1所述的抗氧化涂料，其特征在于，所述组分B中的羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠。
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