缓热传递高温隔热涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及无机材料为基料的耐火材料领域，更具体涉及一种缓热传递高温隔热涂料及其制备方法。


背景技术：

2.钢包在使用时，钢壳温度不能过高，以防止钢壳变形及保证在钢包周围工作的人和设备的安全，通常要求小于等于300℃，对于钢包包壳的温度要小于包壳材质的蠕变温度，一般应小于300
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350℃(碳钢的蠕变温度300
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350℃，合金钢的蠕变温度为350
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400℃)所以通常在设计钢包内衬时要根据耐火材料的导热系数合理计算出钢壳表面温度，从而达到预期目的。影响钢包壳表面温度因素主要有炼钢温度、环境温度、热阻。除透气砖部位以外，要求钢包外壳任一点温度≥350℃甩包处理。包底透气砖部位包壳温度由于导热系数及反吹等原因影响，上限温度定为≥400℃甩包。所以钢包包壳温度越高，证明钢水散热较快，或钢包砖冲刷后较薄，钢包耐火材料保温效果不好，在浇钢之前必须用lf炉多升温几十度，才有利于正常连铸浇钢，同时增加大量的能耗。如果因钢包包壳温度过高而提前下线，钢包不能正常周转，给炼钢生产带来不便，打乱了生产节凑，并且也给耐材生产厂家总体吨钢承包带来巨大的经济损失。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种对环境无污染、良好的隔热效果、耐高温、具有良好的粘附效果、能有效延长被涂抹钢包的使用寿命的缓热传递高温隔热涂料及其制备方法。
4.根据本发明的一个方面，提供了一种缓热传递高温隔热涂料，按重量百分含量计，包含以下组分：蛭石10％～20％、海泡石25％～40％、焦宝石10％～20％、多孔轻质火山岩30％～35％、钠基膨润土3％～7％，外加：悬浮剂0.3％～0.5％、陶瓷复合粘合剂10％～20％、硅酸钠溶液5％～15％。
5.在一些实施方式中，组分的颗粒级配为：蛭石为325目；
6.海泡石为325目；
7.焦宝石为325目；
8.多孔轻质火山岩为40～70目；
9.钠基膨润土为325目。
10.在一些实施方式中，悬浮剂、陶瓷复合粘合剂、硅酸钠溶液均为液体。
11.根据本发明的另一个方面，提供了一种缓热传递高温隔热涂料的制备方法,采用以下步骤制备：
12.a、配料：将蛭石10％～20％、海泡石25％～40％、焦宝石10％～20％、多孔轻质火山岩30％～35％、钠基膨润土3％～7％，干粉组分混合均匀后；
13.b、混合：悬浮剂0.3％～0.5％、陶瓷复合粘合剂10％～20％、硅酸钠溶液5％～
15％，各干粉组分总重量与20％～30％的液体粘结剂混合均匀；
14.c、搅拌：利用搅拌设备，搅拌8～12小时成稠状；
15.d、分装：将制备好的涂料分装在塑料小桶入库待用。
16.本发明的公开的缓热传递高温隔热涂料，加上主体材料40～70目数的多孔轻质火山岩，火山岩是天然蜂窝多孔火山岩生物滤料经过选矿、破碎、筛分、研磨等一系列工艺加工而成的微粒状，涂料耐温幅度能达到1750℃，耐高温隔热保温涂料的一种，因材质气孔较大，能有效抑制并屏蔽辐射热和传导热，隔热抑制效率可达85％左右，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失，也可以防止物体冷凝的发生。可以直接面对火焰隔热保温，导热系数都只有0.04w/m.k，能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，绝缘、耐压、固化后可再加工，直接涂刷在物体上几个毫米即可。
具体实施方式
17.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
18.缓热传递高温隔热涂料，按重量百分含量计，包含以下组分：蛭石10％～20％、海泡石25％～40％、焦宝石10％～20％、多孔轻质火山岩30％～35％、钠基膨润土3％～7％，外加：悬浮剂0.3％～0.5％、陶瓷复合粘合剂10％～20％、硅酸钠溶液5％～15％。
19.上述组分部份主要原材料在该发明产品中产生的功能和作用：
20.蛭石：保温蛭石一般是指导热系数小于或等于0.2，主要节能保温蛭石材料有矿物棉及制品矿物棉是一种优质的保温蛭石。工业设备与管道的保温，采用良好的绝热措施的蛭石，可显著降低生产能耗和成本，改善环境，同时有较好的经济效益。
21.海泡石：海泡石是一种富镁硅酸盐粘土矿物。其理论化学式为mg8[si2o30](oh)4
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12h2o；其中sio2含量一般在54～60％之间，mgo含量在21～25％范围内，改性海泡石因其良好的吸附性和流变性以及大的孔隙率可以作为多功能涂料的填料，提高涂料的性能。改性海泡石保温涂料的适应温度广泛，可在
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25～800℃范围内进行各种保温，并且有隔热、隔音、保冷、防火、仿型性好、使用寿命长等特点。
[0022]
焦宝石：标准的焦宝石原矿al2o3含量38％，煅烧后al2o3含量为44％左右，fe2o3<2％。成分稳定，质地均匀、结构致密，断面呈贝壳状，白色，用于生产优质粘土质耐火材料。焦宝石经磨研微粉可用于生产高级耐火材料，制造陶瓷，硅酸铝耐火纤维的生产等。
[0023]
钠基膨润土：膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，由于它具有特殊的性质。主要表现在：吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，ph值高；热稳定性好；有较高的可塑性和较强的粘结性；热湿拉强度和干压强度高。
[0024]
陶瓷复合粘合剂：陶瓷复合粘合剂产品是针对无机耐火材料、涂料、陶瓷类材料用复合型结合剂，具有使用综合成本低、塑性高、粘结性强、高温强度高。尤其用到无机材料的可塑料、捣打料、湿状火泥、修补料、涂料等高温产品起粘结作用，该产品只需把各种无机原料均匀混合后，直接加入5～25％的陶瓷复合粘合剂即可，其它不需添加任何保湿剂、缓凝剂、结合剂和其它添加剂均能达到综合效果，对各种无机原料，同样能保存一年以上不变硬、不变质，有效解决了各种泥料,涂料不能长时间保存的困扰，粘结效果优良。
[0025]
硅酸钠溶液：硅酸钠是一种水溶性硅酸盐。主要成因是naoh溶液与sio2，相互发生作用形成，有很强的粘性，是可溶于水的，一般说在水作溶剂的情况下，所有钠盐都是可溶的。
[0026]
组分的颗粒级配为：蛭石为325目；
[0027]
海泡石为325目；
[0028]
焦宝石为325目；
[0029]
多孔轻质火山岩为40～70目；
[0030]
钠基膨润土为325目。
[0031]
悬浮剂、陶瓷复合粘合剂、硅酸钠溶液均为液体。
[0032]
根据本发明的一个方面，提供了缓热传递高温隔热涂料的制备方法,采用以下步骤制备：
[0033]
a、配料：将蛭石10％～20％、海泡石25％～40％、焦宝石10％～20％、多孔轻质火山岩30％～35％、钠基膨润土3％～7％，干粉组分混合均匀后；
[0034]
b、混合：悬浮剂0.3％～0.5％、陶瓷复合粘合剂10％～20％、硅酸钠溶液5％～15％，各干粉组分总重量与20％～30％的液体粘结剂混合均匀；
[0035]
c、搅拌：利用搅拌设备，搅拌8～12小时成稠状；
[0036]
d、分装：将制备好的涂料分装在塑料小桶入库待用。
[0037]
具体实施方式：
[0038]
按重量百分含量计，称取蛭石、海泡石、焦宝石、多孔轻质火山岩、钠基膨润土按配方百分比配制混合后，外加：悬浮剂、陶瓷复合粘合剂、硅酸钠溶液的液体混合物。分别按照表1中的配方1、配方2和配方3粉状固体物进行混合后，外加各组分总重量25％的液体粘结剂搅拌8～10小时即得到配方1、配方2和配方3的缓热传递高温隔热涂料。
[0039]
表1：配方1、配方2和配方3中各组分含量
[0040][0041]
所得到的配方1、配方2和配方3的一种缓热传递高温隔热涂料，外观：水溶性稠状液体；性状：载体(水溶性)；比重：1.3～1.9；粘度：8
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20p。
[0042]
所制得的3个配方的缓热传递高温隔热涂料通过试验，其性能见对照表2：
[0043]
表2：配方1、配方2和配方3的缓热传递高温隔热涂料性能
[0044][0045]
使用方法：刷子刷涂(0.3～1mm)、滚筒(0.3～1mm)、喷枪或自动喷涂(0.3～1mm)。
[0046]
本发明的施工方法：
[0047]
1、缓热传递高温隔热涂料涂刷厚度为0.5mm～5mm左右，涂刷1遍到3遍。涂刷物体或设备最佳表面温度是5～80℃，不能直接涂在正在运行的高温物体上。
[0048]
2、涂刷物体表面的锈渍、油污、灰尘需清洗干净，待水分完全干燥后方可施工。涂刷在渗水强的物体上时，建议在物体上先涂上过渡涂料，再涂缓热传递高温隔热涂料。
[0049]
3、根据需要达到的绝热隔热效果选择使用厚度，第一层的施工厚度为0.5mm左右。以后每层的厚度可在1mm以上，但不得大于1mm，多涂层施工时必须等前一层干燥后方可进行后续施工，逐层施工直至需要的厚度。
[0050]
设定钢包炉衬由包壳向内依次采用缓热传递高温隔热涂料涂刷5～10mm，永久层浇注料75mm，低碳镁碳砖200mm三层材料砌筑，钢液温度为1600℃。
[0051]
本发明的有益效果：
[0052]
降低隔热层厚度：由于能大幅减少热层厚度，所以可使隔热装置小型化，增加装置的容积
[0053]
减少蓄热：减少隔热层的蓄热量，大幅度缩短炉窑的升温时间，因此不仅节能，缓热传递高温隔热涂料能取得提高生产力和易于进行温控的效果。
[0054]
减少散热量：由于使用较薄的缓热传递高温隔热涂料就可以达到隔热效果，所以能减少散热表面积，大幅减少热损失。因此可以降低炉窑的表面温度，改善作业环境。
[0055]
温度均匀化：减少热损失的效果，能够使温度较大限度的实现均匀化，其结果可以使窑炉的金属溶液，玻璃溶液，热处理产品温度更加均匀，提高产品品质。
[0056]
缓热传递高温隔热涂料，保温性能比传统保温材料要好3～5倍左右，是迄今为止性能良好的保温隔热材料。
[0057]
缓热传递高温隔热涂料具有超低导热系数，与使用传统隔热保温材料相比能极大的节约能源，以120吨钢包为例，钢水温度为1580度，在使用厚度仅为传统保温层三分之一厚度时，每个钢包每年节约800度电，如一家炼钢车间有40个钢包，每年节约能源约32000度电，全国所有钢厂节约能源显著。
[0058]
本发明公开的技术方案具有：耐高温性：长期使用温度200～1750度左右；导热系数：低于常规绝热材料2～5倍；耐用程度：可做绝热体永久层，使用寿命3个月～1年；安全环保：纯无机矿物质材料组合，良好的热稳定性，无任何有害物质释放；经济分析：价格低于国外同类产品的40％，比常规材料节能10～25％的特性
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本发明的一种缓热传递高温隔热涂料，加上主体材料40～70目数的多孔轻质火山
岩，火山岩是天然蜂窝多孔火山岩生物滤料经过选矿、破碎、筛分、研磨等一系列工艺加工而成的微粒状，涂料耐温幅度能达到1750℃，耐高温隔热保温涂料的一种，因材质气孔较大，能有效抑制并屏蔽辐射热和传导热，隔热抑制效率可达85％左右，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失，也可以防止物体冷凝的发生。可以直接面对火焰隔热保温，导热系数都只有0.04w/m.k，能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，绝缘、耐压、固化后可再加工，直接涂刷在物体上几个毫米即可。
[0060]
以上所述的仅是本公开的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。