某單位為寶鋼電爐廠研制的超輕質(zhì)鎂質(zhì)噴涂料在中間包養(yǎng)生狀態(tài)下裂縫不穩(wěn)定的問題一直沒有解決，這不僅僅影響感觀，而且較大的裂縫容易引起烘烤時(shí)涂層塌落，使鋼水直接侵蝕永久襯，縮短永久襯的壽命。目前，涂料超輕質(zhì)化的典型辦法有：采用輕質(zhì)骨料;添加纖維和調(diào)節(jié)粒度組成；加入發(fā)泡劑。國內(nèi)廠家多采用后兩種方法，因?yàn)樗鼈児に嚭?jiǎn)單，且成本較低。但是，國產(chǎn)發(fā)泡劑在發(fā)氣量、氣泡大小，泡沫穩(wěn)定性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性等方面存在一些問題，是導(dǎo)致涂料養(yǎng)生干燥過程中出現(xiàn)裂縫的主要因素。本文主要對(duì)中間包超輕質(zhì)噴涂料裂縫的問題進(jìn)行了研究。
1 試驗(yàn)
1.1 體積密度試驗(yàn)
以鎂砂、紙纖維、玻璃纖維、硅灰和膨潤(rùn)土等為主要原料，并且固定材料中m(鎂砂+紙纖維+玻璃纖維)：m(硅灰)：m(膨潤(rùn)土)：m(分散劑、緩凝劑等)=100:3:2:0.5，然后對(duì)選用的一種優(yōu)質(zhì)發(fā)泡劑烷基磺酸鹽(EL)進(jìn)行了加入量試驗(yàn)，結(jié)果見表1。可以看出，當(dāng)EL加入量相當(dāng)于基料(骨料+纖維)質(zhì)量的0.05%(即每100kg基料中加入0.05kg的EL)時(shí)，超輕質(zhì)噴涂料的體積密度能夠滿足鋼廠方面的保溫要求。
在發(fā)泡劑EL加入量試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，其泡沫的氣泡和收縮均較快，涂料的體積密度除了受發(fā)泡劑的影響外，受加水量和攪拌時(shí)間的影響也較大。為此，決定加入穩(wěn)泡劑M(胺類有機(jī)物)和三聚磷酸鈉(簡(jiǎn)稱三聚)來分別控制噴涂料的消泡時(shí)間和加水量，以進(jìn)一步控制噴涂料的體積密度。在上述EL加入量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定EL的加入量為每100kg基料中加入0.05kg，對(duì)M合三聚的加入量進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。可以看出，當(dāng)每100kg基料中M和三聚的加入量分別為0.02kg和0.25kg時(shí)，涂料的體積密度夠滿足鋼廠方面的保溫要求。
表2 穩(wěn)泡劑M和三聚加入量試驗(yàn)
1.2 模擬噴涂試驗(yàn)
為了驗(yàn)證各配比的試樣的現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)生狀態(tài)，在自制的中間包模型中對(duì)上述各試樣進(jìn)行了模擬噴涂試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，中間包溫度控制在40~60℃之間。從噴涂開始到涂層硬化，觀察涂層的開裂情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Y1、Y2的開裂程度最大;Y4、Y5由于發(fā)泡程度較高，不易噴涂操作，涂層經(jīng)常大片脫落;Y3有時(shí)開裂程度較大，有時(shí)卻無裂縫，和寶鋼現(xiàn)場(chǎng)原用噴涂料的情況一致；Y8幾乎無裂縫;Y6、Y7、Y9、Y10在包壁上均無裂紋，只在包壁夾角處有小裂縫，說明穩(wěn)泡劑的加入確實(shí)達(dá)到了延緩氣泡消失，控制料的干燥速度的作用，避免了料層在干燥過程中應(yīng)力一下子釋放出來，從而控制了裂縫;同時(shí)，三聚也有穩(wěn)定裂縫的輔助作用，但加入量增大會(huì)使噴涂料的體積密度和熱導(dǎo)率增大。
膨潤(rùn)土具有良好的塑性，對(duì)提高涂料在包襯上的附著性能有利。但是，膨潤(rùn)土在水中具有較大的膨脹性，可能是導(dǎo)致涂料在養(yǎng)生過程中開裂。因此，在其他組分確定的前提下，專門針對(duì)膨潤(rùn)土加入量進(jìn)行了模擬噴涂試驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著膨潤(rùn)土加入量的增加，涂料對(duì)包襯的附著性能有所增大，但涂料的開裂程度也加大，特別是包壁和包底部位，而且情況不穩(wěn)定，不太容易控制。權(quán)衡利弊，決定放棄膨潤(rùn)土，改用硅微粉來改善涂料的附著性能。
1.3 噴涂料的配比和性能
最終確定噴涂料的配比如下：m(骨料+纖維)：m(硅灰)：m(EL)：m(穩(wěn)泡劑M)：m(三聚)：m(其他添加劑)=100:3:0.05:0.02:0.25:0.5。
最終研制得到的超輕質(zhì)噴涂料的理化指標(biāo)如下：w(MgO)=83.36%，w(CaO)=1.56%，w(SiO2)=5.66%;110℃24h烘干后的體積密度為1.45g·cm-3，耐壓強(qiáng)度為3.12MPa;1500℃3h燒成后的體積密度為1.40g·cm-3，耐壓強(qiáng)度為6.1MPa。
1.4 現(xiàn)場(chǎng)噴涂試驗(yàn)
研制的超輕質(zhì)噴涂料進(jìn)行了模擬噴涂試驗(yàn)，結(jié)果表明，該噴涂料在中間包模型中噴涂后沒有出現(xiàn)裂縫，包括四角、包壁和包底，于是決定到寶鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了噴射試驗(yàn)。寶鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的中間包噴涂機(jī)采用的是兩次攪拌，濕法噴涂，不同于在內(nèi)進(jìn)行模擬噴涂時(shí)采用的一次螺旋攪拌。由于攪拌時(shí)間長(zhǎng)，涂料與水的接觸時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)泡劑在涂料中起的作用也就更大。在寶鋼現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的100t涂料的噴涂試驗(yàn)中，只在中間包包壁夾角處有一點(diǎn)小裂縫，屬允許范圍，而包壁和包底均無裂縫，而且每個(gè)中間包的養(yǎng)生狀態(tài)都相同。
1.5 涂料質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室控制
1.6 模擬噴涂雖然能夠反映涂層的裂縫情況，但需要浪費(fèi)大量的涂料，并且不可能實(shí)施監(jiān)控。為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試用的經(jīng)驗(yàn)，制訂了涂料質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室控制辦法，以對(duì)每批涂料進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)和質(zhì)量控制。具體辦法是：取1~2kg噴涂料放入攪拌機(jī)內(nèi)，邊加水(加水量為涂料質(zhì)量的20%)邊攪拌，攪拌2min后自然放置在地上，靜置20~30min。如果靜置20~30min后涂料內(nèi)部尚有大量氣泡存在，料也比較濕潤(rùn)，而且完全干燥后其表層下限程度又不大的話，就可以認(rèn)定該涂料進(jìn)行模擬噴涂試驗(yàn)。
2 結(jié)語
經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小樣試驗(yàn)、模擬噴涂試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)噴涂試驗(yàn)，找出了引起中間包超輕質(zhì)噴涂料裂縫情況不穩(wěn)定的主要因素，并通過穩(wěn)泡劑和三聚的適量加入解決了這一問題;在解決問題的過程中，找到了一種判定涂料質(zhì)量的簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)室方法，對(duì)涂料質(zhì)量的控制大有幫助。