1.本发明涉及洁净钢冶炼技术领域，具体涉及一种适用于冶炼洁净钢的防粘渣喷涂料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.高级特种钢品种的增多，特别是洁净钢、铝镇静钢和硅钢需求的剧增，要求钢水中的杂质含量越低越好，这就不仅需要耐火材料不影响钢水品质，也要排除其它冶炼参数对钢水的污染。
3.在实际生产过程中，冶炼铁水/钢水的容器均存在不同程度的粘铁、粘钢或粘渣，如：混铁炉炉嘴部位、铁水包渣线以上部位、脱硫枪枪头部位、转炉炉口部位、钢包渣线以上部位等，结渣严重不仅影响铁水/钢水的收得率，同时粘渣可能脱落并进入铁水/钢水，存在影响铁水/钢水质量的问题。对于上述区域的粘渣问题，常规处理方式是机械拆除或者预处理后再拆除，但这种处理方式存在如下不足：清渣效率低，容易损伤包口/罐口的金属件及耐材，造成热工设备寿命降低，周转紧张和增加耐材消耗。
4.因此，耐火材料技术人员开发了多种防粘渣材料，涂覆在相应部位，减少粘渣或利于清渣。目前，大多数现有技术防粘渣涂料体系包括：
5.1)采用矾土细粉/耐火粘土为主原料，含有氧化锆/sic/尖晶石/鳞片石墨，添加20-50％的水/粘结剂，但制备出的防粘渣涂料成本高，加水量高，导致防粘渣效果一般，限制了其推广应用。
6.中国专利cn107235733b涉及一种防粘渣喷涂料，以铝矾土颗粒料30％～37％、硅粉49.5％～65.5％。中国专利申请cn103302279a涉及一种用于半钢罐罐口的防粘渣剂，包含20％～40％的al2o3、15％～35％的sio2、小于5％的sic和20％～40％的h2o。中国专利cn106007744b涉及一种解决冶炼金属液体容器粘渣问题的防粘渣剂，包含70％～80％的高铝矾土粉、尖晶石和碳化硅，20％～30％悬浮剂和粘结剂。中国专利cn109550926b涉及一种防粘渣铁水包的处理方法，防粘渣涂层的耐火材料包括鳞片状石墨、水玻璃、耐火粘土，将其制备成固含量为40％～45％的浆料，再加入干料重量的10％～15％水玻璃充分混合。
7.2)采用能原位分解的原料，在使用过程中降低强度，从而便于渣的清理，但该种喷涂料使用寿命相对偏短。
8.中国专利cn110255980b涉及一种用于转炉口的钙质防粘渣喷涂料，采用碳酸钙粉85％～90％，防粘渣效果好，但每炼三炉钢喷一次。中国专利申请cn1429677a公开了一种防止炼钢容器粘渣的氧化钙涂料，该涂料由石灰石、消石灰、sio2微粉、三聚磷酸钠、水玻璃和纸纤维等原料制备而成。中国专利申请cn110642604a涉及一种铸造用钢包防渣涂抹料及其制备方法，包含镁质料40％～70％、生石灰10％～30％。
9.3)采用非氧化物为主原料，利用其对渣不润湿，具有优异的抗渣侵蚀和渗透性，但其高成本限制其推广应用。
10.中国专利cn111040478b涉及一种非氧化物防粘渣涂料及其制备方法、应用、耐高
温涂层，包括碳化硅细粉、氮化硅细粉、分散剂、悬浮剂和防氧化剂。中国专利申请cn113087528a涉及一种铁水包防粘渣剂及其使用方法，包括石墨电极粉65～75份，沥青粉2～4份，碳化硅粉5～10份，硅微粉8～15份，粘土粉8～12份配制而成。
11.4)采用含碳耐火材料废砖为主原料，具有成本低、废旧资源综合利用和使用效果优良的特点，但其粘渣后导致喷涂料的致密度和强度仍较大，不利于清理。
12.中国专利cn100455545c涉及一种脱硫铁水罐防粘渣喷涂料，包括含碳耐火材料废砖70％～90％。中国专利cn100487067c涉及一种防粘渣涂料，包括70％～85％铝碳化硅碳质或铝碳质
耐火砖粉。中国专利cn104150931b涉及一种铁包用防粘渣喷涂料及其使用方法，包括70％～80％废滑板再生料作为防粘渣喷涂料的骨料。中国专利cn104310888b涉及一种搅拌头防粘渣涂料，包括30％～60％的al2o
3-sic-c砖再生料。中国专利cn101863671b涉及一种转炉防粘渣喷涂料，包括镁碳耐火材料废砖再生骨料35％～45％。中国专利cn103468836b涉及一种防止渣罐的粘渣剂及其生产工艺，包括15％处理后的鱼雷罐使用后的铝-碳化硅-碳质砖和85％钢渣微粉。
13.综上所述，为了满足洁净钢等特种钢冶炼需要，解决冶炼容器炉口/包口等部位的粘渣问题，提高防粘渣喷涂料的使用效果，有必要对现有技术中防粘渣喷涂料进行改进，需要防粘渣喷涂料不影响钢水质量，具有成本低、优异的喷涂效果、强度适中、较好的粘附性、抗爆裂性和抗渣侵蚀/渗透性优等特性。
技术实现要素：
14.针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，基于防止粘渣又要便于清渣的考虑，本发明提供了一种适用于冶炼洁净钢的防粘渣喷涂料，其特点有：使用特定粒度级配的叶腊石作为主料，与特定粒度的碳化硅按特定用量比例配合协同，再辅之特定量的铝硅胶凝剂，并对铝硅胶凝剂的粒度、组成、制备工艺进行限定优化。如此得到的防粘渣喷涂料可在冶炼容器炉口/包口等部位形成致密的隔离釉层，表面光洁，有效防止粘渣，避免渣的渗透和侵蚀，而防粘渣喷涂料内部形成均匀的微气孔结构，与炉口/包口的基体耐火材料结合紧密，强度适中，便于渣的清理，具有优异的高温性能以及高纯度、粘附性好、整体性、抗爆裂性和抗渣侵蚀/渗透性优等特性，能够满足洁净钢的冶炼需求，适用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的隔离喷涂，能有效防止粘渣，粘上的钢渣/铁渣易于清理，减轻操作工劳动强度，有利于提高冶炼容器的寿命，减少包口/炉口清渣，提高钢厂生产效率。
15.一种适用于冶炼洁净钢的防粘渣喷涂料，按质量份数计，原料组成包括：
16.叶腊石
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56～83份，
17.碳化硅
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10～20份，
18.铝硅胶凝剂
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10～25份；
19.按质量份数计，所述叶腊石的粒度级配为：
20.3～1mm
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25～45份，
21.1～0.088mm，不含1mm
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20～35份，
22.＜0.088mm
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8～13份；
23.所述碳化硅的粒度小于0.088mm；
24.按质量份数计，所述铝硅胶凝剂的原料组成包括：
[0025][0026][0027]
所述铝硅结合剂的粒度不大于5μm，其组成中al2o3+sio2含量≥85.00wt％，950℃灼减量≤5.0wt％，以降低低熔点相杂质对防粘渣喷涂料性能的影响；
[0028]
所述铝硅胶凝剂通过组成它的原料共磨得到，粒度不大于3μm。
[0029]
所述防粘渣喷涂料以叶腊石和碳化硅为主料，采用铝硅胶凝剂作为结合剂，各组分之间具有协同作用、增效作用。在喷涂施工过程中，铝硅胶凝剂在喷枪口能够与水快速均匀混合，只需少量水即可达到优异的喷涂效果和粘附性，而且由于用水量少，喷补形成的材料更为致密，强度更高。另一方面，本发明共磨特制的铝硅胶凝剂能够在较低温度下原位形成微米级莫来石相，产生体积微膨胀，且封闭的基质气孔，使喷涂料具有优异的抗渣侵蚀和渗透性。其中，所述铝硅胶凝剂中特定的铝硅结合剂能够促进喷涂料基质烧结，提升喷涂料的耐高温性和抗渣渗透性能。本发明的铝硅结合剂能够在喷补过程中与水快速反应形成al(oh)3结合相，改善喷涂料的喷涂强度、粘附性和抗爆裂性。
[0030]
铝硅胶凝剂原料中铝硅结合剂、氧化硅微粉、
氧化铝微粉、发泡剂、促硬剂、增稠剂、防爆剂等进行共磨，一方面，使基质组分更加均匀，提升喷涂效果，防止因物料不均匀造成喷涂料喷补效果异常，增加其使用寿命，降低喷涂料消耗，并且可明显减少喷补施工过程中的加水量，节约成本的同时提高材料的致密性和强度；另一方面，在共磨过程中，铝硅结合剂粉体表面会反应生成微纳米级莫来石相晶核，从而可以大幅度降低莫来石相生成的温度(可降低50～100℃)，促进喷涂料的烧结，降低喷涂料的气孔率。
[0031]
本发明的防粘渣喷涂料的原料中不含有也无需含有粘土、矾土水泥、沥青粉、磷酸盐、水玻璃等，不会在材料内部形成大量的低熔相，因此，制得的防粘渣喷涂料的耐高温强度、抗渣侵蚀和渗透性能好。
[0032]
在防粘渣喷涂料使用过程中，喷涂料的工作热面，粒度小于0.088mm的碳化硅细粉氧化形成熔融态的sio2，与大量的粒度不大于3mm且具有特定粒度级配的叶腊石颗粒/细粉形成光洁的烧结釉层(厚度2～5mm)，一部分sio2与氧化铝微粉反应原位形成莫来石微晶，并晶体长大，阻塞热面基质气孔，光洁釉层的形成可有效地阻止了熔渣/冷钢/冷渣的附着和粘结，从而达到防止粘渣的目的。
[0033]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述叶腊石的组成中al2o3≥15.00wt％，sio2≥75.00wt％，al2o3+sio2≥92.00wt％，k2o+na2o≤1.0wt％。
[0034]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述碳化硅为黑碳化硅、绿碳化硅中的一种或两种。
[0035]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述碳化硅中sic含量≥90wt％。
[0036]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述氧化硅微粉中sio2≥92.00wt％。
[0037]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述氧化硅微粉的粒度为《2μm。
[0038]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述氧化铝微粉中al2o3≥99.00wt％。
[0039]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述氧化铝微粉的粒度为《4μm。
[0040]
发泡剂可以在喷涂料加水搅拌过程中，基质中形成大量的微气泡，这些微气泡的存在，一方面可适当降低与基体接触部位喷涂料的强度，便于粘渣和喷涂层一起清理，不损伤基体耐火材料；另一方面，大量微气孔的形成，优化喷涂料基质的结构，提高其抗热震性能。
[0041]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、gaproment ng10中的一种或两种复合而成。
[0042]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述促硬剂为偏铝酸钠、
碳酸锂、硫酸铝中的一种或多种复合而成。
[0043]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基淀粉醚、木质素磺酸钙中的一种或多种复合而成。
[0044]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述防爆剂为有机纤维、纸纤维中的一种或两种复合而成。
[0045]
在一优选例中，所述的防粘渣喷涂料，所述共磨为球磨，球磨转速为100～300rpm，球磨时间为2.0～3.0h。
[0046]
本发明还提供了所述的防粘渣喷涂料的制备方法，包括：将包括叶腊石、碳化硅和铝硅胶凝剂在内的组成所述防粘渣喷涂料的原料在混料机内搅拌均匀即得所述防粘渣喷涂料。
[0047]
本发明还提供了所述的防粘渣喷涂料在冶炼洁净钢中的应用。
[0048]
所述防粘渣喷涂料特别适用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的隔离喷涂，防止粘渣和便于清渣，加水量为所述防粘渣喷涂料的9wt％～11wt％。
[0049]
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
[0050]
1、本发明采用特定粒径、特定组成的铝硅结合剂，与氧化硅微粉、氧化铝微粉、发泡剂、促硬剂、增稠剂、防爆剂等组分预先共磨形成特定粒径的铝硅胶凝剂，然后再与特定粒度的叶腊石、碳化硅一起组成防粘渣喷涂料，所得防粘渣喷涂料可冶炼容器炉口/包口等部位形成致密的隔离釉层，表面光洁，防止粘渣，避免渣的渗透和侵蚀，而防粘渣喷涂料内部形成均匀的微气孔结构，与炉口/包口的基体耐火材料结合紧密，强度适中便于渣的清理，具有优异的高温性能以及高纯度、粘附性好、整体性、抗爆裂性和抗渣侵蚀/渗透性优等特性，能够满足洁净钢的冶炼需求，适用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的隔离喷涂，能有效防止粘渣，粘上的钢渣/铁渣易于清理。
[0051]
2、铝硅胶凝剂原料中cao、na2o、p2o5、fe2o3等低熔点相杂质很少，能够提升喷涂料的高温性能、抗渣侵蚀和渗透性。
具体实施方式
[0052]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
[0053]
实施例1～5
[0054]
按质量份计，将5份铝硅结合剂(宜兴自立微粉材料科技有限公司，lialugel-80高强度铝硅结合剂，粒度不大于5μm，其组成中al2o3+sio2含量≥85.00wt％，950℃灼减量≤5.0wt％)，5.0份氧化硅微粉(sio2含量≥92.00wt％，粒度《2μm)，5份氧化铝微粉(al2o3含量≥99.00wt％，粒度《4μm)，0.2份gaproment ng10(武汉善达化工有限公司)、0.2份偏铝酸钠粉、0.2份羧甲基纤维素和0.2份有机纤维在高能球磨机中进行共磨2.5h，球磨机的转速为150r/min，制得铝硅胶凝剂，其粒度不大于3μm。
[0055]
按质量份计，防粘渣喷涂料的原料组成如表1所示，将叶腊石(al2o3含量≥15.00wt％，sio2含量≥75.00wt％，al2o3+sio2含量≥92.00wt％，k2o+na2o≤1.0wt％)、碳化硅(sic含量≥90wt％)与上述制备的铝硅胶凝剂在混料机中进行搅拌均匀，制得防粘渣喷涂料。测试防粘渣喷涂料的线变化率、体积密度、抗折强度、耐压强度、渣蚀指数以及烧后喷涂层表面公差，测试结果见表3。
[0056]
表1
[0057][0058]
实施例1～5的防粘渣喷涂料用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的喷涂时，加水量仅为防粘渣喷涂料的9wt％～11wt％。
[0059]
对比例1～2
[0060]
对比例1：按质量份计，高铝矾土喷涂料的原料组分如表2所示，先按5份粘土、5份92级氧化硅微粉(sio2含量≥92wt％)、5份矾土水泥(al2o3含量≥50wt％，cao含量30wt％～40wt％)、0.2份羧甲基纤维素和0.2份有机纤维，进行配料然后在混料设备中搅拌20min混匀，得到预混合粉；再将高铝矾土、碳化硅与预混合粉在混料机进行搅拌20min混匀，制得高铝矾土喷涂料。测试高铝矾土喷涂料的线变化率、体积密度、抗折强度、耐压强度、渣蚀指数以及烧后喷涂层表面公差，测试结果见表3。
[0061]
表2
[0062][0063]
对比例2参照实施例2的配方，区别仅在于不预先共磨制备铝硅凝胶剂而是直接将各原料组分在混料机中搅拌均匀，制得防粘渣喷涂料，其余步骤、条件均相同。测试对比例2喷涂料的线变化率、体积密度、抗折强度、耐压强度、渣蚀指数以及烧后喷涂层表面公差，测试结果见表3。
[0064]
对比例1和对比例2的喷涂料用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的喷涂时，对比例1中加水量为喷涂料的13wt％～15wt％，对比例2中加水量为喷涂料的12wt％～14wt％。
[0065]
表3
[0066][0067]
可见，本发明的防粘渣喷涂料，加水量低，具有良好的体积稳定性、低的体积密度和适中的耐压强度、优异的抗渣侵蚀和渗透性能，高温处理后喷涂层表面形成致密釉层，公差小、光洁度高，能有效防止粘渣，且粘上的钢渣/铁渣易于清理，能够满足冶炼洁净钢，适用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的隔离喷涂，有利于提高冶炼容器的寿命，减少包口/炉口清渣，提高钢厂生产效率。
[0068]
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。技术特征：
1.一种适用于冶炼洁净钢的防粘渣喷涂料，其特征在于，按质量份数计，原料组成包括：叶腊石
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56～83份，碳化硅
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10～20份，铝硅胶凝剂
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10～25份；按质量份数计，所述叶腊石的粒度级配为：3～1mm
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25～45份，1～0.088mm，不含1mm
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20～35份，＜0.088mm
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8～13份；所述碳化硅的粒度小于0.088mm；按质量份数计，所述铝硅胶凝剂的原料组成包括：所述铝硅结合剂的粒度不大于5μm，其组成中al2o3+sio2含量≥85.00wt％，950℃灼减量≤5.0wt％；所述铝硅胶凝剂通过组成它的原料共磨得到，粒度不大于3μm。2.根据权利要求1所述的防粘渣喷涂料，其特征在于，所述叶腊石的组成中al2o3≥15.00wt％，sio2≥75.00wt％，al2o3+sio2≥92.00wt％，k2o+na2o≤1.0wt％。3.根据权利要求1所述的防粘渣喷涂料，其特征在于，所述碳化硅为黑碳化硅、绿碳化硅中的一种或两种；所述碳化硅中sic含量≥90wt％。4.根据权利要求1所述的防粘渣喷涂料，其特征在于，所述氧化硅微粉中sio2≥92.00wt％，所述氧化硅微粉的粒度为<2μm。5.根据权利要求1所述的防粘渣喷涂料，其特征在于，所述氧化铝微粉中al2o3≥99.00wt％，所述氧化铝微粉的粒度为<4μm。6.根据权利要求1所述的防粘渣喷涂料，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、gaproment ng10中的一种或两种复合而成；所述促硬剂为偏铝酸钠、碳酸锂、硫酸铝中的一种或多种复合而成；所述增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基淀粉醚、木质素磺酸钙中的一种或多种复合而成；所述防爆剂为有机纤维、纸纤维中的一种或两种复合而成。7.根据权利要求1所述的防粘渣喷涂料，其特征在于，所述共磨为球磨，球磨转速为100～300rpm，球磨时间为2.0～3.0h。
8.根据权利要求1～7任一项所述的防粘渣喷涂料的制备方法，其特征在于，包括：将包括叶腊石、碳化硅和铝硅胶凝剂在内的组成所述防粘渣喷涂料的原料在混料机内搅拌均匀即得所述防粘渣喷涂料。9.根据权利要求1～7任一项所述的防粘渣喷涂料在冶炼洁净钢中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述防粘渣喷涂料用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的隔离喷涂，加水量为所述防粘渣喷涂料的9wt％～11wt％。
技术总结
本发明公开了一种防粘渣喷涂料及其制备方法和在冶炼洁净钢中的应用。按质量份数计，防粘渣喷涂料的原料组成包括叶腊石56～83份，碳化硅10～20份，铝硅胶凝剂10～25份。制备方法包括：将包括叶腊石、碳化硅和铝硅胶凝剂在内的组成防粘渣喷涂料的原料在混料机内搅拌均匀即得。本发明的防粘渣喷涂料特别适用于鱼雷罐罐口、铁水包包口及渣线、转炉炉口、钢包包口及渣线的隔离喷涂，防止粘渣和便于清渣，加水量仅为防粘渣喷涂料的9wt％～11wt％。水量仅为防粘渣喷涂料的9wt％～11wt％。
技术研发人员：刘光平 李媛媛 沈明科 斯恩平 王玉龙 朱冬冬 徐亮 宋雅楠 罗明
受保护的技术使用者：浙江自立高温科技股份有限公司
技术研发日：2022.05.31
技术公布日：2022/8/12
声明：
“适用于冶炼洁净钢的防粘渣喷涂料及其制备方法和应用与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：浙江自立高温科技股份有限公司
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2024年11月27日 ~ 29日 
