本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料及其制备方法。
背景技术：
中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环，对钢产量和质量具有很大的影响。中间包的重要部件中间包包盖在中间包使用过程中能够阻断包内钢水与外界的热交换和空气对流，具有保温、保护中间包内钢水不被二次氧化、保护浇钢机构、改善操作环境等作用。中间包包盖在工作过程中其工作环境非常恶劣：受机械振动和碰撞等挤压力比较大；反复经受环境温度的变化，高低温度变化特别大（低温达到80℃、高温达到1500℃）、承受高低温度突变的影响；中间包烘烤时，经受炽烤和高温气流的冲刷等。尤其在不断受到高温冲刷时，中间包包盖的组成部分金属框架、锚固件会受热膨胀，与其间填充的耐火材料之间会产生应力，破坏预制件结构强度，因而大大缩短中间包包盖的使用寿命。为了避免膨胀过程中产生更大的挤压力而影响包盖的使用，在中间包包盖制作过程中操作人员均会增加金属框架和锚固件的表面空间，留下足够的膨胀空间。
目前，常用的增加金属框架与锚固件之间的膨胀空间的操作有，在中间包包盖金属框架、锚固件上采用塑料薄膜缠绕三至五层使其在金属框架和锚固件与耐火材料中间形成一个缓冲层，在高温下塑料薄膜受热熔化，使得金属框架和锚固件与耐火材料之间形成大约0.2~0.5mm的缝隙，为金属框架及锚固件受热膨胀提供了足够的膨胀空间，不会导致因金属框架和锚固件受热膨胀而破坏预制件结构强度。该操作虽然能够避免锚固件膨胀引起的问题，但是无法实现机械化施工，全部需要人工预先操作，而且人工缠绕时缠绕的厚薄不均、在包盖中焊接复杂的地方无法进行缠绕；另外，在金属框架中填充耐火材料时，塑料薄膜极易散落、夹杂在浇注层中间，烘干后，散落在预制件中的塑料薄膜受热熔化形成缝隙，影响预制件的结构强度，使得在使用过程中形成缝隙的部分极易形成裂纹，大大降低中间包包盖的使用寿命。也有在金属框架和锚固件表面涂抹沥青漆以增加膨胀空间，涂抹沥青漆并经过24小时干燥后，在金属框架中填充耐火材料，然后对预制件进行热处理，在热处理时沥青漆被碳化在锚固件表面形成耐高温保护层，同时也在金属框架和锚固件与耐火材料之间形成了0.2~0.5mm的缝隙，为金属框架和锚固件受热膨胀提供了有效的膨胀空间，避免了因为金属框架和锚固件的受热膨胀而对预制件结构强度造成的破坏。该方法能够进行机械施工、防止了杂质在浇铸层中造成的影响，但沥青漆是对人体有害的物质，常温下就能够挥发出酚类、蒽、萘、吡啶等有害物质，中间包包盖的工作温度较高，在高温下沥青漆更容易挥发产生烟尘、有害气体等对环境及人体造成严重的危害。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料及其制备方法。该喷涂料在高温工作条件下不会产生有害物质，不会对环境及人体造成危害，环保、无污染；且在使用过程中具有很好的缓冲效果、能够抵消热应力、达到隔热保温、抗氧化的效果。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，该喷涂料由以下重量百分含量的原料制备而成：
高铝耐火纤维：42~50%
硅微粉：35~40%
纯铝酸钙水泥：1~10%
α-氧化铝微粉1~4%
氧化镁细粉：1~5%
外加占上述原料总质量0.03~0.2%的减水剂以及占上述原料总质量（即原料高铝耐火纤维、硅微粉、纯铝酸钙水泥、α-氧化铝微粉和氧化镁细粉的总质量）33~38%的水。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述的高铝耐火纤维为电熔莫来石制品的副产品；所述高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行以下处理：将收集到的高铝耐火纤维用水清洗，然后在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时。
即该原料是通过对废弃料的回收得到的，既避免了电熔莫来石制品的副产品因丢弃对环境造成的影响、原料的浪费，同时也降低了该喷涂料的制备成本，实现了资源的回收再利用、使有限资源得到充分的利用，大大提高了资源利用率。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述的高铝耐火纤维中Al2O3的质量百分含量≥66.7%，SiO2的质量百分含量为25.9%，MgO的质量百分含量为2.8%，CaO的质量百分含量为2.5 %，Fe2O3的质量百分含量为1.8%；所述高铝耐火纤维的长度为3~5mm、直径为0.02mm。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥99.97%，所述硅微粉的粒度为≤1.3μm。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述纯铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量为75~80%，CaO的质量百分含量为2.5~3.0%；所述纯铝酸钙水泥的粒度为≤0.088mm。该水泥的凝固时间为30分钟（25±5℃条件下）。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述的α-氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量为≥99%；所述α-氧化铝微粉的粒度为≤0.088mm。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述氧化镁细粉中MgO的质量百分含量为≥96%；所述氧化镁细粉的粒度为≤0.088mm。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述的减水剂为烯丙基聚醚2020。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料的制备方法包括以下步骤：
（1）首先收集电熔莫来石制品的副产品高铝耐火纤维，然后用水清洗，清洗之后的高铝耐火纤维在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时，烘干之后降温至室温，放置备用；
（2）按照上述要求的原料比例准备所需原料：高铝耐火纤维、硅微粉、纯铝酸钙水泥、α-氧化铝微粉、氧化镁细粉、减水剂和水，（其中高铝耐火纤维采用步骤（1）所述的高铝耐火纤维）；
（3）将步骤（2）准备的原料，按照上述要求的重量百分比加入打浆机中，充分搅拌均匀，得到混合料；
（4）将步骤（3）得到的混合料加入喷涂机中，然后均匀喷涂在中间包包盖用金属框架及锚固件的表面，喷涂完成后在110~200℃条件下保温12~30小时，即可。
所述的中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，所述喷涂料在金属框架及锚固件表面喷涂的厚度为5~8mm。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果
本发明制备喷涂料采用的高铝耐火纤维为电熔莫来石制品的副产品，电熔莫来石副产品通常的处理方法为填埋、废弃等作为垃圾进行处理，不仅对环境造成一定的污染而且造成资源的严重浪费，本发明收集该副产品用于喷涂料的制备，避免了填埋造成的环境问题，实现了资源的回收再利用，减少了资源浪费、提高了原料利用率，同时也大大降低了该喷涂料生产成本。
本发明制备的喷涂料主要化学成分为：Al2O3—SiO2在高温下电熔莫来石纤维，质地柔软、耐火度高，在锚固件与耐火材料之间起到了良好的缓冲作用，在高温下为金属框架和锚固件的受热膨胀提供了有效的空间，避免了金属框架及锚固件因膨胀应力造成预制件的炸裂损坏，从而延长了中间包包盖的使用寿命。而且在生产及使用过程中均不会产生有害物质，对操作人员及环境不会带来影响，也避免了由于防护工作而造成的人力物力的大量投入；即该喷涂料环保、无污染，且达到了节能降耗的效果；
本发明所述的喷涂料在中间包包盖表面喷涂厚度为5~8mm，在金属框架及锚固件表面形成缓冲膜，使得中间包包盖用金属框架及锚固件的表面留有最够的缓冲空间，有效的避免了中间包包盖金属框架及锚固件在使用中由于受热膨胀而破坏预制件结构强度的问题，也避免了金属框架和锚固件受热膨胀对预制件造成的影响（金属框架受热膨胀时、由于加压作用会使预制件扭曲变形，严重时影响机构安装！），而且不会对中间包及环境造成任何影响；
另外，喷涂料的使用使中间包包盖用金属框架及锚固件的表面形成5~8mm厚度的抗氧化膜，有效的避免了中间包包盖金属框架及锚固件在使用过程中受热被氧化；该氧化膜的存在，也具有良好的隔热保温作用，在使用过程中能够阻止热量传递、防止中间包包盖金属框架及锚固件被烧坏，大大延长了中间包包盖的使用寿命；
本发明所述的喷涂料喷涂在中间包包盖金属框架和锚固件表面之后，在使用过程中既能够抵消热应力，又能够较好的抗氧化、隔热保温，有效的延长了中间包包盖的使用寿命，实现了资源的回收再利用，也避免了废弃物对环境造成的影响，具有很好的社会经济效益。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，由以下重量百分含量的原料制备而成：
高铝耐火纤维45 %，
粒度≤1.3μm的硅微粉36 %，
粒度≤0.088mm的纯铝酸钙水泥10 %，
粒度≤0.088mm的α-氧化铝微粉4 %，
粒度≤0.088mm的氧化镁细粉5 %，
外加占上述原料总质量0.15%的烯丙基聚醚2020以及占上述原料总重量33%的水。
其中，所述的高铝耐火纤维为电熔莫来石制品的副产品；所述的高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行以下处理：将收集到的高铝耐火纤维用清水清洗，然后在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时，得到长度为3~5mm、直径为0.02mm的高铝耐火纤维，即可使用；
所述处理之后的高铝耐火纤维中，Al2O3的质量百分含量≥66.7%，SiO2的质量百分含量为25.9%，MgO的质量百分含量为2.8%，CaO的质量百分含量为2.5 %，Fe2O3的质量百分含量为1.8%；
所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥99.97%，所述硅微粉的粒度为≤1.3μm；
所述纯铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量为75~80%，CaO的质量百分含量为2.5~3.0%；所述纯铝酸钙水泥的粒度为≤0.088mm；
所述的α-氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量为≥99%；所述α-氧化铝微粉的粒度为≤0.088mm；
所述氧化镁细粉中MgO的质量百分含量为≥96%；所述氧化镁细粉的粒度为≤0.088mm。
实施例2
一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，由以下重量百分含量的原料制备而成：
高铝耐火纤维50%，
粒度≤1.3μm的硅微粉35%，
粒度≤0.088mm的纯铝酸钙水泥7%，
粒度≤0.088mm的α-氧化铝微粉3 %，
粒度≤0.088mm的氧化镁细粉5 %，
外加占上述原料总质量0.2%的烯丙基聚醚2020以及占上述原料总质量35%的水。
其中，所述的高铝耐火纤维为电熔莫来石制品的副产品；所述的高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行以下处理：将收集到的高铝耐火纤维用清水清洗，然后在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时，得到长度为3~5mm、直径为0.02mm的高铝耐火纤维，即可使用；
所述处理之后的高铝耐火纤维中，Al2O3的质量百分含量≥66.7%，SiO2的质量百分含量为25.9%，MgO的质量百分含量为2.8%，CaO的质量百分含量为2.5 %，Fe2O3的质量百分含量为1.8%；
所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥99.97%，所述硅微粉的粒度为≤1.3μm；
所述纯铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量为75~80%，CaO的质量百分含量为2.5~3.0%；所述纯铝酸钙水泥的粒度为≤0.088mm；
所述的α-氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量为≥99%；所述α-氧化铝微粉的粒度为≤0.088mm；
所述氧化镁细粉中MgO的质量百分含量为≥96%；所述氧化镁细粉的粒度为≤0.088mm。
实施例3
一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，由以下重量百分含量的原料制备而成：
高铝耐火纤维42 %，
粒度≤1.3μm的硅微粉40%，
粒度≤0.088mm的纯铝酸钙水泥10%，
粒度≤0.088mm的α-氧化铝微粉4%，
粒度≤0.088mm的氧化镁细粉4%，
外加占上述原料总质量0.15%的烯丙基聚醚2020以及占上述原料总质量38%的水。
其中，所述的高铝耐火纤维为电熔莫来石制品的副产品；所述的高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行以下处理：将收集到的高铝耐火纤维用清水清洗，然后在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时，得到长度为3~5mm、直径为0.02mm的高铝耐火纤维，即可使用；
所述处理之后的高铝耐火纤维中，Al2O3的质量百分含量≥66.7%，SiO2的质量百分含量为25.9%，MgO的质量百分含量为2.8%，CaO的质量百分含量为2.5 %，Fe2O3的质量百分含量为1.8%；
所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥99.97%，所述硅微粉的粒度为≤1.3μm；
所述纯铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量为75~80%，CaO的质量百分含量为2.5~3.0%；所述纯铝酸钙水泥的粒度为≤0.088mm；
所述的α-氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量为≥99%；所述α-氧化铝微粉的粒度为≤0.088mm；
所述氧化镁细粉中MgO的质量百分含量为≥96%；所述氧化镁细粉的粒度为≤0.088mm。
实施例4
一种中间包包盖用金属框架及锚固件的表面喷涂料，由以下重量百分含量的原料制备而成：
高铝耐火纤维45%，
粒度≤1.3μm的硅微粉36%，
粒度≤0.088mm的纯铝酸钙水泥10%，
粒度≤0.088mm的α-氧化铝微粉4%，
粒度≤0.088mm的氧化镁细粉5%，
外加占上述原料总质量0.2%的烯丙基聚醚2020以及占上述原料总质量40%的水。
其中，所述的高铝耐火纤维为电熔莫来石制品的副产品；所述的高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行以下处理：将收集到的高铝耐火纤维用清水清洗，然后在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时，得到长度为3~5mm、直径为0.02mm的高铝耐火纤维，即可使用；
所述处理之后的高铝耐火纤维中，Al2O3的质量百分含量≥66.7%，SiO2的质量百分含量为25.9%，MgO的质量百分含量为2.8%，CaO的质量百分含量为2.5 %，Fe2O3的质量百分含量为1.8%；
所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥99.97%，所述硅微粉的粒度为≤1.3μm；
所述纯铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量为75~80%，CaO的质量百分含量为2.5~3.0%；所述纯铝酸钙水泥的粒度为≤0.088mm；
所述的α-氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量为≥99%；所述α-氧化铝微粉的粒度为≤0.088mm；
所述氧化镁细粉中MgO的质量百分含量为≥96%；所述氧化镁细粉的粒度为≤0.088mm。
实施例5
上述实施例1~4所述中间包包盖用金属框架及锚固件表面喷涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）收集电熔莫来石制品的副产品—高铝耐火纤维，收集之后用水清洗，然后在110±5℃条件下烘干1.8~2.5小时，烘干完成后、冷却至室温，放置备用；
（2）按照制备喷涂料时要求的原料用量比准备所需原料：高铝耐火纤维、硅微粉、纯铝酸钙水泥、α-氧化铝微粉、氧化镁细粉、减水剂和水；其中高铝耐火纤维采用步骤（1）收集并处理过的高铝耐火纤维；
（3）将步骤（2）准备的原料，按照要求的重量百分比加入打浆机中，充分搅拌均匀，得到混合料；
（4）将步骤（3）得到的混合料加入喷涂机中，然后均匀喷涂在中间包包盖金属框架及锚固件的表面，喷涂完成后在110~200℃条件下保温12~30小时，即可。
按照上述步骤施工完毕后，在中间包包盖的金属框架中填充耐火材料后，对预制件进行热处理，投入使用，本发明所述的中间包包盖使用寿命提高了3~5倍（在西宁特钢铁钢扎车间中间包上使用，达到60个浇次以上。）。
对上述制备的中间包包盖用金属框架及锚固件的喷涂料进行检测，结果如下：
表1 所述喷涂料检测结果
由表1的检测结果可知：本发明得到的喷涂料具有较高的抗折强度、导热系数低，能够有效的防止金属框架及锚固件的受热膨胀对预制件的影响、具有很好的保温隔热作用，大大延长了中间包包盖的使用寿命。
本发明制备的喷涂料主要化学成分是：Al2O3—SiO2在高温下电熔莫来石纤维，质地柔软、耐火度高，在金属框架、锚固件与耐火材料之间起到了良好的缓冲作用，在高温下为金属框架、锚固件的受热膨胀提供了有效的空间，避免了金属框架及锚固件因膨胀应力造成预制件的炸裂损坏，从而延长了中间包包盖的使用寿命。而且在本发明所述的喷涂料喷涂在中间包包盖金属框架、锚固件表面之后，在使用过程中既能够抵消热应力，又能够较好的抗氧化、隔热保温，大大延长了中间包包盖的使用寿命，实现了资源的回收再利用，而且不会对环境造成任何影响，具有很好的社会经济效益。