一种抗渗透型中间包轻质涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗渗透型中间包轻质涂料及其制备方法，涂料由如下重量份的组分组成：粒度≤1mm的镁砂和/或镁橄榄石73～99重量份，石英砂0.1～15重量份，氨基磺酸0.2～4重量份，有机增塑剂0.1～3.0重量份，复合纤维0.5～5重量份，高效引气剂0.02～0.25重量份，金属铝粉0.01～0.15重量份。本发明涂料的体积密度小、烘烤后耐压强度高、低熔物少并且能够有效地阻碍熔渣渗透，可以解决传统轻质涂料在施工、烘烤和使用方面存在的问题。
【专利说明】一种抗渗透型中间包轻质涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及不定形耐火材料【技术领域】，尤其涉及一种抗渗透型中间包轻质涂料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 中间包涂料主要以镁砂或镁橄榄石为原料，为一次性使用产品，年消耗量非常大。 随着镁砂等耐火资源的日益枯竭、以及国家节能环保战略的迫切需要，中间包涂料有逐渐 从重质（1. 8?2. 4g/cm3)向轻质（1. 2?I. 8g/cm3)方向发展的趋势，具有明显的节省用 料、抗爆裂性和保温性能优良等特点。然而，传统的中间包轻质涂料的孔隙率高、气孔尺寸 大，产品的强度明显偏低，施工或烘烤过程中极容易发生塌落现象，并且抗渗效果很差。为 了进一步增强涂料的粘附性和可塑性，提高涂层的结合强度，一般添加2?6wt%左右的硅 微粉、粘土、水泥、水玻璃、聚磷酸盐或其复合物等。一旦高温熔渣渗入涂层即可产生大量液 相，一方面导致涂层的耐火度大幅降低，抗侵蚀性变差；另一方面导致涂层烧结严重，与永 久衬粘结出现解体困难，增加了工人的劳动强度，也影响了中间包的正常周转。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种体积密度小、烘烤后耐压强度 高、低熔物少并且能够有效地阻碍熔渣渗透的抗渗透型中间包轻质涂料，并且提供一种抗 渗透型中间包轻质涂料的制备方法，解决传统轻质涂料在施工、烘烤和使用方面存在的问 题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明是采用以下技术方案实现的：一种抗渗透型中间包 轻质涂料，由如下重量份的组分组成：粒度< Imm的镁砂和/或镁橄榄石73?99重量份， 石英砂0. 1?15重量份，氨基磺酸0. 2?4重量份，有机增塑剂0. 1?3. 0重量份，复合纤 维0· 5?5重量份，高效引气剂0· 02?0· 25重量份，金属铝粉0· 01?0· 15重量份。
[0005] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述镁砂和/或镁橄榄石的颗粒级配组成为： 粒度大于〇· 5mm且小于或等于Imm的颗粒为15?30wt %，粒度大于0· 2mm且小于或等 于0· 5mm的颗粒为10?25wt %，粒度大于0· 088mm且小于或等于0· 2mm的颗粒为10? 25wt%，粒度小于或等于0. 088mm的颗粒为20?35wt%。
[0006] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述镁砂中MgO的重量百分含量大于或等于 91wt%;在所述的镁橄榄石中：CaO和Al 2O3总的重量百分含量小于或等于Iwt%,K2O和Na2O 总的重量百分含量小于或等于0. Iwt%，灼减LOI小于或等于5. Owt%。
[0007] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述石英砂为普通石英、精制石英和熔融石英中 的一种或多种。
[0008] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述石英砂的颗粒级配组成为：粒度大于0. 2mm 且小于或等于〇. 5mm的颗粒为10?50wt%、粒度大于0. 088mm且小于或等于0. 2mm的颗粒 为10?50wt%、粒度小于或等于0. 088mm的颗粒为25?80wt%。
[0009] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，在所述氨基磺酸中：粒度小于或等于0. 045mm的 颗粒重量百分比大于或等于95wt %。
[0010] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述有机增塑剂为淀粉、糊精、丙烯酰胺、木质素 磺酸钠和羧甲基纤维素中的一种或多种。
[0011] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述复合纤维为纸纤维、有机纤维和无碱短切玻 璃纤维中的任意两种或三种。
[0012] 复合纤维中含有纸纤维，可以降低涂料的体密、增加涂料的可施工性，及提高涂料 的透气性能。缺点是随着纸纤维的增加，涂料的加水量变高，给施工、烘烤及使用带来一系 列问题。
[0013] 复合纤维中也可含有机纤维，主要是利用其低熔点或低软化点，在较低温度下即 可烧除或收缩，从而提供透气通道，防止涂层烘烤时产生爆裂现象。
[0014] 复合纤维中也可含短切无碱玻璃纤维，主要作用和引气剂配合，进一步降低涂料 体密，同时形成网状连接，提高涂层强度。
[0015] 上述抗渗透型中间包轻质涂料，所述的高效引气剂为天然非离子型茶皂素、松香 热聚物、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
[0016] 一种抗渗透型中间包轻质涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0017] (1)准备原料：粒度彡Imm的镁砂和/或镁橄榄石73?99重量份，石英砂0. 1? 15重量份，氨基磺酸0. 2?4重量份，有机增塑剂0. 1?3. 0重量份，复合纤维0. 5?5重 量份，高效引气剂〇. 02?0. 25重量份，金属铝粉0. 01?0. 15重量份；
[0018] (2)在镁砂和/或镁橄榄石主原料中加入复合纤维，在强制搅拌机中强力搅拌5? IOmin消除纤维抱团；
[0019] (3)再依次加入石英砂、氨基磺酸、有机增塑剂、高效引气剂和金属铝粉混碾10? 15min ；
[0020] (4)现场施工时直接兑入步骤（1)中原料总质量的20?30wt%的水搅拌均匀后 人工涂抹或机器喷涂，也可根据需要配合其它涂料里外复合施工。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022] (1)将氨基磺酸细粉取代传统的硅微粉、粘土、水泥、水玻璃、聚磷酸盐等作为中间 包轻质涂料的结合剂。该酸加水搅拌后即可瞬间溶解，并与镁砂细粉反应生成具有强烈胶 结作用的Mg(OH) 2和MgSO4 :
[0023] NH2S03H+H20+2Mg0 - MgS04+Mg (OH) 2+NH3
[0024] 再辅以有机增塑剂等增强涂料的施工性能。涂层的硬化速度快，养护和烘烤后耐 压强度达IOMPa以上，远高于一般轻质涂料。中高温烘烤后，有机增塑剂被烧除，而Mg(OH) 2 和MgSO4则均分解为活性的MgO,有助于提高涂层的中高温强度而不引入低熔相。
[0025] (2)石英砂以不同颗粒级配加入涂料中，在中间包钢水平均浇注温度（1520? 1580°C )条件下，通过原位形成含SiO2的高粘度相、与镁砂反应产生0?I. 2wt %的体积 膨胀以及捕获熔渣中的CaO生成高熔点相等方式，在涂料表层原位形成约IOmm的反应致密 层，以阻碍高温熔渣的进一步渗透，而该层至永久衬之间的涂料则呈现完全不烧结状态。根 据钢种冶炼的需要，该涂料也可配合其它涂料如重质镁质涂料、镁钙质涂料进行里外复合 施工。相比传统中间包轻质涂料，产品的耐烧结性能和解体性能更加优良，使用寿命更长。
[0026] (3)与现有技术相比，本发明涂料的体密低、强度高、低熔物少，高温熔渣渗入轻质 涂料后，可在表层原位形成约IOmm的反应致密层，以阻碍熔渣的进一步渗透，而该层至永 久衬之间的涂料则呈现完全不烧结状态。相比传统中间包轻质涂料，产品的耐烧结性能和 解体性能更加优良，使用寿命更长。
[0027] (4)金属铝粉的作用：施工时，中间包永久衬的温度较高，普遍在110 - 300°C之 间，涂料到达施工面后将立即产生大量的水蒸气，如不能及时排出，将会造成涂料严重塌 落，影响涂层质量和施工进度。本发明由于在涂料中加入了金属铝粉，施工现场向涂料中加 入水之后，铝粉与涂料中的水持续不断地发生反应产生气体，并从涂料中逸出，使得涂料内 部形成很多微细通道，利于水蒸气排出；当涂料到达永久衬表面后，受热状态下金属铝粉与 水的反应速度更快，增加了水汽的排除速度，有效地防止了涂层塌落等，同时，金属铝粉与 水反应会放出热量，可进一步加快涂料层的干燥和硬化速率，加快施工进程。
【具体实施方式】
[0028] 实施例1-实施例7中的抗渗透型中间包轻质涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0029] (1)实施例1-实施例7按照表1准备原料；
[0030] (2)在镁砂和/或镁橄榄石主原料中加入复合纤维，在强制搅拌机中强力搅拌5? IOmin消除纤维抱团；
[0031] (3)再依次加入石英砂、氨基磺酸、有机增塑剂、高效引气剂和金属铝粉混碾10? 15min ；
[0032] (4)现场施工时直接兑入步骤（1)中原料总质量的25wt%的水搅拌均匀后人工涂 抹或机器喷涂，也可根据需要配合其它涂料里外复合施工。
[0033] 表1实施例1至实施例7的涂料中各组分配比
[0034]
【权利要求】
1. 一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于，由如下重量份的组分组成：粒度< 1_ 的镁砂和/或镁橄榄石73?99重量份，石英砂0. 1?15重量份，氨基磺酸0. 2?4重量 份，有机增塑剂〇. 1?3. 0重量份，复合纤维0. 5?5重量份，高效引气剂0. 02?0. 25重 量份，金属铝粉〇. 01?〇. 15重量份。
2. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述镁砂和/ 或镁橄榄石的颗粒级配组成为：粒度大于〇. 5mm且小于或等于Imm的颗粒为15?30wt %， 粒度大于〇. 2mm且小于或等于0. 5mm的颗粒为10?25wt %，粒度大于0. 088mm且小于或等 于0. 2mm的颗粒为10?25wt %，粒度小于或等于0. 088mm的颗粒为20?35wt %。
3. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述镁砂中MgO 的重量百分含量大于或等于91wt% ;在所述的镁橄榄石中：CaO和Al2O3总的重量百分含量 小于或等于Iwt %，K2O和Na2O总的重量百分含量小于或等于0. Iwt %，灼减LOI小于或等 于 5. Owt %。
4. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述石英砂为 普通石英、精制石英和熔融石英中的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述石英砂的 颗粒级配组成为：粒度大于〇? 2mm且小于或等于0? 5mm的颗粒为10?50wt%、粒度大于 0? 088mm且小于或等于0? 2mm的颗粒为10?50wt %、粒度小于或等于0? 088mm的颗粒为 25 ?80wt%。
6. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：在所述氨基磺 酸中：粒度小于或等于〇. 〇45mm的颗粒重量百分比大于或等于95wt %。
7. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述有机增塑 剂为淀粉、糊精、丙烯酰胺、木质素磺酸钠和羧甲基纤维素中的一种或多种。
8. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述复合纤维 为纸纤维、有机纤维和无碱短切玻璃纤维中的任意两种或三种。
9. 根据权利要求1所述的一种抗渗透型中间包轻质涂料，其特征在于：所述的高效引 气剂为天然非离子型茶皂素、松香热聚物、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种 或多种。
10. -种抗渗透型中间包轻质涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 准备原料：粒度< Imm的镁砂和/或镁橄榄石73?99重量份，石英砂0. 1?15重 量份，氨基磺酸〇. 2?4重量份，有机增塑剂0. 1?3. 0重量份，复合纤维0. 5?5重量份， 高效引气剂〇. 02?0. 25重量份，金属铝粉0. 01?0. 15重量份； (2) 在镁砂和/或镁橄榄石主原料中加入复合纤维，在强制搅拌机中强力搅拌5? IOmin消除纤维抱团； (3) 再依次加入石英砂、氨基磺酸、有机增塑剂、高效引气剂和金属铝粉混碾10? 15min ； (4) 现场施工时直接兑入步骤（1)中原料总质量的20?30wt%的水搅拌均匀后人工 涂抹或机器喷涂，也可根据需要配合其它涂料里外复合施工。
【文档编号】C04B35/66GK104311076SQ201410537990
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】陈昌平, 宋世锋, 王文学, 孙荣海 申请人:濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司