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中间包超轻质喷涂料裂缝问题的解决办法

添加时间:2018年6月25日  浏览次数:

   某单位为宝钢电炉厂研制的超轻质镁质喷涂料在中间包养生状态下裂缝不稳定的问题一直没有解决,这不仅仅影响感观,而且较大的裂缝容易引起烘烤时涂层塌落,使钢水直接侵蚀永久衬,缩短永久衬的寿命。目前,涂料超轻质化的典型办法有:采用轻质骨料;添加纤维和调节粒度组成;加入发泡剂。国内厂家多采用后两种方法,因为它们工艺简单,且成本较低。但是,国产发泡剂在发气量、气泡大小,泡沫稳定性和对环境的适应性等方面存在一些问题,是导致涂料养生干燥过程中出现裂缝的主要因素。本文主要对中间包超轻质喷涂料裂缝的问题进行了研究。

  1 试验

  1.1 体积密度试验

  以镁砂、纸纤维、玻璃纤维、硅灰和膨润土等为主要原料,并且固定材料中m(镁砂+纸纤维+玻璃纤维):m(硅灰):m(膨润土):m(分散剂、缓凝剂等)=100:3:2:0.5,然后对选用的一种优质发泡剂烷基磺酸盐(EL)进行了加入量试验,结果见表1。可以看出,当EL加入量相当于基料(骨料+纤维)质量的0.05%(即每100kg基料中加入0.05kg的EL)时,超轻质喷涂料的体积密度能够满足钢厂方面的保温要求。

  在发泡剂EL加入量试验中发现,其泡沫的气泡和收缩均较快,涂料的体积密度除了受发泡剂的影响外,受加水量和搅拌时间的影响也较大。为此,决定加入稳泡剂M(胺类有机物)和三聚磷酸钠(简称三聚)来分别控制喷涂料的消泡时间和加水量,以进一步控制喷涂料的体积密度。在上述EL加入量试验的基础上,固定EL的加入量为每100kg基料中加入0.05kg,对M合三聚的加入量进行了试验,试验结果见表2。可以看出,当每100kg基料中M和三聚的加入量分别为0.02kg和0.25kg时,涂料的体积密度够满足钢厂方面的保温要求。

  表2 稳泡剂M和三聚加入量试验

  

  1.2 模拟喷涂试验

  为了验证各配比的试样的现场养生状态,在自制的中间包模型中对上述各试样进行了模拟喷涂试验。试验时,中间包温度控制在40~60℃之间。从喷涂开始到涂层硬化,观察涂层的开裂情况。结果发现:Y1、Y2的开裂程度最大;Y4、Y5由于发泡程度较高,不易喷涂操作,涂层经常大片脱落;Y3有时开裂程度较大,有时却无裂缝,和宝钢现场原用喷涂料的情况一致;Y8几乎无裂缝;Y6、Y7、Y9、Y10在包壁上均无裂纹,只在包壁夹角处有小裂缝,说明稳泡剂的加入确实达到了延缓气泡消失,控制料的干燥速度的作用,避免了料层在干燥过程中应力一下子释放出来,从而控制了裂缝;同时,三聚也有稳定裂缝的辅助作用,但加入量增大会使喷涂料的体积密度和热导率增大。

  膨润土具有良好的塑性,对提高涂料在包衬上的附着性能有利。但是,膨润土在水中具有较大的膨胀性,可能是导致涂料在养生过程中开裂。因此,在其他组分确定的前提下,专门针对膨润土加入量进行了模拟喷涂试验。结果表明,随着膨润土加入量的增加,涂料对包衬的附着性能有所增大,但涂料的开裂程度也加大,特别是包壁和包底部位,而且情况不稳定,不太容易控制。权衡利弊,决定放弃膨润土,改用硅微粉来改善涂料的附着性能。

  1.3 喷涂料的配比和性能

  最终确定喷涂料的配比如下:m(骨料+纤维):m(硅灰):m(EL):m(稳泡剂M):m(三聚):m(其他添加剂)=100:3:0.05:0.02:0.25:0.5。

  最终研制得到的超轻质喷涂料的理化指标如下:w(MgO)=83.36%,w(CaO)=1.56%,w(SiO2)=5.66%;110℃24h烘干后的体积密度为1.45g·cm-3,耐压强度为3.12MPa;1500℃3h烧成后的体积密度为1.40g·cm-3,耐压强度为6.1MPa。

  1.4 现场喷涂试验

  研制的超轻质喷涂料进行了模拟喷涂试验,结果表明,该喷涂料在中间包模型中喷涂后没有出现裂缝,包括四角、包壁和包底,于是决定到宝钢生产现场进行了喷射试验。宝钢生产现场的中间包喷涂机采用的是两次搅拌,湿法喷涂,不同于在内进行模拟喷涂时采用的一次螺旋搅拌。由于搅拌时间长,涂料与水的接触时间延长,发泡剂在涂料中起的作用也就更大。在宝钢现场进行的100t涂料的喷涂试验中,只在中间包包壁夹角处有一点小裂缝,属允许范围,而包壁和包底均无裂缝,而且每个中间包的养生状态都相同。

  1.5 涂料质量的实验室控制

  1.6 模拟喷涂虽然能够反映涂层的裂缝情况,但需要浪费大量的涂料,并且不可能实施监控。为此,根据现场试用的经验,制订了涂料质量的实验室控制办法,以对每批涂料进行随机检验和质量控制。具体办法是:取1~2kg喷涂料放入搅拌机内,边加水(加水量为涂料质量的20%)边搅拌,搅拌2min后自然放置在地上,静置20~30min。如果静置20~30min后涂料内部尚有大量气泡存在,料也比较湿润,而且完全干燥后其表层下限程度又不大的话,就可以认定该涂料进行模拟喷涂试验。

  2 结语

  经实验室小样试验、模拟喷涂试验和现场喷涂试验,找出了引起中间包超轻质喷涂料裂缝情况不稳定的主要因素,并通过稳泡剂和三聚的适量加入解决了这一问题;在解决问题的过程中,找到了一种判定涂料质量的简单的实验室方法,对涂料质量的控制大有帮助。

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