钢渣复合喷涂料及其制备方法和喷涂渣罐方法与流程

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1.本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及钢渣复合喷涂料及其制备方法和喷涂渣罐方法。


背景技术：

2.高炉出铁、转炉出钢后，炉内大多残留部分铁水、钢水，特别是炉役后期，炉衬浸蚀严重，凸凹不平，残留铁水、钢水量就更多。在倒渣时，钢、铁水后于钢、铁渣进入渣罐。渣罐是一种用于盛装钢铁冶炼过程中产生的高温熔渣的容器，在炼钢生产过程中承担短途运输的作用。高温熔渣在渣罐内冷却凝固，过程中会粘附在渣罐内壁上，难以倒出，导致渣罐不能自动翻渣，需要进行后期处理，如通过敲打渣盆实现钢渣与渣罐的分离，但敲打渣罐既会损坏渣罐，又容易引起钢渣飞溅，造成安全事故。
3.为了便于翻渣，提高翻罐率，有效地减少渣罐破损现象，保持生产过程的良性循环，现在一般采用喷涂料的方式进行渣罐防护，提高罐龄。目前，钢厂多数采用石墨、生石灰、白云石、镁砂、粘土等资源作为喷涂料的主要原料，消耗自然资源的同时，价格较高，且均需要在外采购，运输也不方便。


技术实现要素：

4.为解决以上问题，本发明的第一个目的在于提供一种抗剥落性好、抗热震稳定性好、易与钢渣分离、成本低的钢渣复合喷涂料。
5.本发明的第二个目的在于提供一种抗剥落性好、抗热震稳定性好、易与钢渣分离、成本低的钢渣复合喷涂料的制备方法。
6.本发明的第三个目的在于提供一种的利用抗剥落性好、抗热震稳定性好、易与钢渣分离、成本低的钢渣复合喷涂料喷涂渣罐的方法，其操作简单。
7.本发明的第一个目的由如下技术方案实施：
8.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉15-30份、结合剂1-3份、外加添加剂1-2份、水70-80份。
9.钢渣是在钢铁生产过程中由造渣材料、冶炼反应物、侵蚀脱落的炉体和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而加入的造渣材料所组成的固体渣体。钢渣含有f-mgo、f-cao、fes、mns，这些组分在一定条件下都具有体积不稳定性，与水化合易体积膨胀。液态熔渣注入渣罐后，在1200-1400℃的高温下，水气使钢渣粉结构疏松，隔热性增强，热震稳定性增强，使用中不易剥落；氧化钙、氧化镁是高熔点氧化物，烧结性能好，形成了一层含有大量高熔点物的组织结构，有效的阻止液态钢、铁渣与喷涂料保护层的进一步反应，可以保证涂料耐高温，阻隔熔渣浸蚀罐壁。添加结合剂与外加添加剂可以增加钢渣复合喷涂料的粘结性和附着力。渣罐内温度在100-800℃，钢渣复合喷涂料能够在渣罐内壁上形成坚固的耐热涂料层，避免了钢、铁渣及其所带钢、铁水与渣罐的接触，且该喷涂料具有很好的抗渣侵蚀性能，从而显著降低钢、铁渣粘罐的概率，以提高翻罐率，保证生产循环。该喷涂料密
度为1.14-1.20g/cm3，钢渣复合喷涂料的附着力随着密度的增大而减小，流挂性随着密度的增大而增大；密度为1.14-1.20g/cm3的钢渣复合喷涂料具有合适的附着力和流挂性。该喷涂料无毒、无味、无腐蚀性，具有良好的储存稳定性。
10.优选的，所述钢渣粉的粒径≤45μm。所述钢渣粉粒径小，反应表面积增大，有利于提高钢渣复合喷涂料的反应速率，提升其热震稳定性，使用中不易剥落。
11.优选的，所述结合剂为水玻璃。水玻璃的粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，添加在钢渣复合喷涂料中可以增强其黏附能力和抗热性能。
12.优选的，所述外加添加剂为膨润土。膨润土可优化钢渣复合喷涂料的附着力、耐洗刷性等。
13.优选的，包括如下重量百分比的组分：钢渣粉21.5份、结合剂2份、外加添加剂1.5份、水75份。
14.本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种钢渣复合喷涂料的制备方法，包括以下步骤：
15.(1)按重量份称取如下组分：钢渣粉15-30份、结合剂1-3份、外加添加剂1-2份、水70-80份；
16.(2)将步骤(1)所述各组分一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时以上，得到钢渣复合喷涂料。
17.在配料过程中，需边搅拌边配料，配料完成后如立即停止搅拌，放置一段时间后再喷涂时，需在喷涂前搅拌6小时以上才能将喷涂料浆液再次搅匀；经实验确定，配料后继续搅拌2个小时以上，可以将喷涂料浆液充分搅拌，即使再放置一段时间，只需在喷涂前搅拌至少5分钟，即可将钢渣复合喷涂料搅拌均匀。
18.优选的，所述步骤(1)中，按重量份称取钢渣粉21.5份、结合剂2份、外加添加剂1.5份、水75份。
19.本发明的第三个目的由如下技术方案实施：
20.利用上述制备的钢渣复合喷涂料喷涂渣罐的方法，将刚制备好的钢渣复合喷涂料均匀地喷涂在渣罐内壁；若制备的钢渣复合喷涂料在制备后静置了2小时及以上，将钢渣复合喷涂料搅拌5分钟以上，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
21.由于钢渣复合喷涂料是经过加水后充分搅拌的，所以与干法喷涂和半干法喷涂施工方式相比，施工时的作业环境条件良好，基本没有粉尘的危害。另外，钢渣复合喷涂料以溶浆的形式喷涂于渣罐表面，迅速烧结并粘附于渣罐内壁表面，在高温下分解产生大量的气体，不断蒸发的水汽使涂料层疏松，使反应区内结构疏松，挂壁效果良好、便于翻渣。
22.优选的，将制备的钢渣复合喷涂料喷涂在渣罐内壁1-2次。二次喷涂后钢渣复合喷涂料在渣罐内壁的挂壁效果更好。
23.名词解释：
24.水玻璃：一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。水玻璃溶于水后会发生水解，生成水玻璃凝胶。
25.膨润土：以蒙脱石为主要矿物成分，在水介质中能分散呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，它和泥沙等的掺和物具有可塑性和粘结性，有较强的阳离子交换能力和吸附能力。
26.本发明的优点：
27.1、钢渣复合喷涂料中，钢渣粉含有氧化镁、氧化钙等高熔点材料，与一定比例的水玻璃和膨润土混合后，能够在渣罐内壁上形成坚固的耐高温、抗渣浸蚀的涂料层，避免了钢、铁渣及其所带钢、铁水与渣罐的接触，且该喷涂料具有很好的抗渣浸蚀性能，从而显著降低钢、铁渣粘罐的概率，一次性翻渣成功率提高，加快了渣罐周转；钢渣复合喷涂料无毒、无味、无腐蚀性，具有良好的储存稳定性；
28.2、在渣罐内壁喷涂钢渣复合喷涂料，在渣罐内壁上形成耐高温涂料层，一方面，该涂料层的导热性能较差，既可以避免渣罐装钢渣后渣罐升温过快，减少急冷急热产生的热应力而造成的渣罐破裂，也可以降低渣罐内壁受热程度，避免了渣罐内壁在高温下的熔蚀，延长了渣罐寿命；另一方面，该涂料层降低了钢渣粘罐的概率，不需要重锤击打渣罐，有利于提高渣罐使用寿命；
29.3、钢渣复合喷涂料利用钢厂中原有的副产物钢渣粉作为主要原料，成本较低，对钢渣综合循环利用，减少了钢渣堆砌占用土地及污染的问题，保护资源环境。
具体实施方式：
30.为了更加简洁明了的展示本发明的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例与对比例中所述的水玻璃、膨润土、石墨粉等原料均为普通市售产品。
32.实施例1
33.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉26.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水70份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
34.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。直接将上述刚制备好的钢渣复合喷涂料均匀地喷涂在渣罐内壁。
35.实施例2
36.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉24份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水72.5份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
37.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后已放置了5小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
38.实施例3
39.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉21.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水75份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
40.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
41.实施例4
42.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉21.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水75份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
43.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁，待该涂料层半干时，再将上述钢渣复合喷涂料均匀地喷涂在渣罐内壁。
44.实施例5
45.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉19份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水77.5份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
46.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后已放置了2小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
47.实施例6
48.钢渣复合喷涂料，其包括如下重量份的组分：钢渣粉16.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水80份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
49.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。直接将上述刚制备好的钢渣复合喷涂料均匀地喷涂在渣罐内壁。
50.对比例1
51.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉40份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水56.5份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
52.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
53.对比例2
54.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉10份、水玻璃2份、膨润土4.5份、水86.5份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
55.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
56.对比例3
57.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉21.5份、水75份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
58.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣粉喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣粉喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
59.对比例4
60.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉21.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水75份；所述钢渣粉的粒径为106μm。
61.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
62.对比例5
63.钢渣复合喷涂料，包括如下重量份的组分：钢渣粉21.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水75份；所述钢渣粉的粒径为45μm。
64.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，得到钢渣复合喷涂料。准备喷涂时，上述钢渣复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
65.对比例6
66.石墨复合喷涂料，包括如下重量份的组分：石墨粉21.5份、水玻璃2份、膨润土1.5份、水75份；所述石墨粉的粒径为45μm。
67.按重量份称取上述各组分，一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，得到石墨复合喷涂料。准备喷涂时，上述石墨复合喷涂料制备完成后放置了3小时，将其搅拌5分钟，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。
68.将实施例1-5与对比例1-6制得的喷涂料对渣罐喷涂后进行翻渣试验，各喷涂料处理后的渣罐一次性翻渣成功率具体如下：
69.表1喷涂料处理后的渣罐一次性翻渣成功率
70.[0071][0072]
由表1可以看出，使用本发明提供的钢渣复合喷涂料喷涂渣罐后，在渣罐内壁上形成坚固的耐高温、抗渣浸蚀的涂料层，能够快速、方便的去除钢渣，一次性翻渣成功率在
94％以上。
[0073]
当钢渣复合喷涂料中钢渣粉21.5份(粒径为45μm)、水玻璃2份、膨润土1.5份、水75份，制备时将各组分混合搅拌后继续搅拌2小时，喷涂时喷涂2次，一次性翻渣成功率可达到99.28％。现用的膨润土440元/吨、水玻璃1080元/吨、钢渣粉125元/吨，水的价格忽略不计，按上述成分制得的钢渣复合喷涂料合计221元；而公司现用渣罐喷涂料每吨为912元，所以使用钢渣复合喷涂料，每吨可降低成本691元。按照本公司三个车间每天的翻罐量，每天需使用钢渣复合喷涂料1.25吨，公司每年的渣罐喷涂料使用量为456.25吨，因此每年可节约465.25
×
691＝31.53万元。另外，上述钢渣复合喷涂料及其喷涂工艺实施后，预计每年能减少2个钢渣罐和2个铁渣罐的报废，每个钢渣罐21.3万元、每个铁渣罐17.12万元，每年可减少钢渣罐费42.6万元、铁渣罐费34.24万元。上述钢渣复合喷涂料及其喷涂工艺实施后，合计每年可减少费用31.53+42.6+34.24＝108.37万元。
[0074]
当钢渣粉含量过高时，喷涂料的流挂性下降；当钢渣粉含量过低时，喷涂料的附着力下降；均不利于一次性翻渣成功率的提高。若不添加水玻璃、膨润土，仅使用钢渣粉和水制备喷涂料，则该喷涂料的悬浮性不佳，极易沉淀，其粘结性、附着力均较低，挂壁效果不好，导致喷涂了该喷涂料的渣罐的一次性翻渣成功率较低。
[0075]
遵循降本增效的原则，利用本公司现有的钢渣粉作为原料制备钢渣复合喷涂料，本公司管磨车间生产有45μm、106μm两种细度的钢渣粉，制得钢渣复合喷涂料后对渣罐进行喷涂，观察喷涂效果，发现以106μm的钢渣粉为主要原料的钢渣复合喷涂料的喷涂面较粗糙，耐冲击力、附着力和流挂性均较差，挂壁效果不好，喷涂了该喷涂料的渣罐的一次性翻渣成功率较低。
[0076]
经实验确定，配料后继续搅拌2个小时以上，可以将喷涂料浆液充分搅拌均匀，浆液无结团现象，可以直接喷涂，即使再放置一段时间，只需在喷涂前搅拌至少5分钟，即可将钢渣复合喷涂料搅拌均匀。配料完成后立即停止搅拌，放置一段时间后搅拌5分钟直接喷涂，喷涂料中钢渣粉中有较多沉淀，其粘结性、附着力均较低，挂壁效果不好，导致喷涂了该喷涂料的渣罐的一次性翻渣成功率较低。
[0077]
将钢渣粉替换为相同粒径的石墨粉，与水玻璃、膨润土制备得到石墨复合喷涂料，利用该石墨复合喷涂料喷涂后的渣罐的一次性翻渣成功率较高，但根据市场价不同粒度的石墨粉在两千多到上万元每吨，钢渣粉每吨为几百元，本公司使用的钢渣粉为125元每吨，相较石墨复合喷涂料具有明显的成本优势。
[0078]
因此，本发明提供的钢渣复合喷涂料，抗剥落性好、抗热震稳定性好、易与钢渣分离、成本低，喷涂到渣罐内壁后，可以形成坚固的耐高温、抗渣浸蚀的涂料层，显著降低钢、铁渣粘罐的概率，一次性翻渣成功率提高，加快了渣罐周转，延长了渣罐寿命。
[0079]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.钢渣复合喷涂料，其特征在于，其包括如下重量份的组分：钢渣粉15-30份、结合剂1-3份、外加添加剂1-2份、水70-80份。2.如权利要求1所述的钢渣复合喷涂料，其特征在于，所述钢渣粉的粒径≤45μm。3.如权利要求1所述的钢渣复合喷涂料，其特征在于，所述结合剂为水玻璃。4.如权利要求1所述的钢渣复合喷涂料，其特征在于，所述外加添加剂为膨润土。5.如权利要求1所述的钢渣复合喷涂料，其特征在于，其包括如下重量百分比的组分：钢渣粉21.5份、结合剂2份、外加添加剂1.5份、水75份。6.一种钢渣复合喷涂料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)按重量份称取如下组分：钢渣粉15-30份、结合剂1-3份、外加添加剂1-2份、水70-80份；(2)将步骤(1)所述的组分一边混合一边搅拌，将各组分搅拌均匀后，继续搅拌2小时以上，得到钢渣复合喷涂料。7.如权利要求6所述的一种钢渣复合喷涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，按重量份称取钢渣粉21.5份、结合剂2份、外加添加剂1.5份、水75份。8.利用权利要求6或7制备的钢渣复合喷涂料喷涂渣罐的方法，其特征在于，将刚制备好的钢渣复合喷涂料直接均匀地喷涂在渣罐内壁；若制备的钢渣复合喷涂料在制备后静置了2小时及以上，将钢渣复合喷涂料搅拌5分钟以上，然后均匀地喷涂在渣罐内壁。9.如权利要求8所述的利用制备的钢渣复合喷涂料喷涂渣罐的方法，其特征在于，将制备的钢渣复合喷涂料喷涂在渣罐内壁1-2次。

技术总结
本发明公开了一种钢渣复合喷涂料及其制备方法和喷涂渣罐方法。钢渣复合喷涂料包括如下重量份的组分：钢渣粉15-30份、结合剂1-3份、外加添加剂1-2份、水70-80份；所述结合剂为水玻璃；所述外加添加剂为膨润土。钢渣复合喷涂料能够在渣罐内壁上形成坚固的耐高温、抗渣浸蚀的涂料层，显著降低钢、铁渣粘罐的概率，渣罐脱罐率提高，加快渣罐周转，也有利于提高渣罐使用寿命；钢渣复合喷涂料利用钢厂中原有的副产物钢渣粉作为主要原料，成本较低，保护资源环境。环境。


技术研发人员：王义忠 王丽丽 张志明 王业霏 许建雄 李亚楠 姜晓 范永明 李志辉 谢云龙 庞俊峰 李斯羽 臧家庆 杨艳杰
受保护的技术使用者：包钢集团冶金渣综合利用开发有限责任公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/20