本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉保溫，具體涉及到一種低粉塵的保溫覆蓋劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、中間包在連鑄過(guò)程中起著承前啟后的作用，隨著對(duì)鋼質(zhì)量要求的日益提高，用以減少中間包鋼水的溫降，保護(hù)中間包鋼水不被二次氧化，保證連鑄順利澆注的中間包保溫覆蓋劑越來(lái)越受到重視。中間包保溫覆蓋劑的作用主要包括以下幾方面：

2、（1）防止鋼水面結(jié)殼以及絕熱保溫

3、中間包保溫覆蓋劑的最主要作用就是絕熱保溫。如果鋼水的溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致液面結(jié)殼，水口凍結(jié)等，這主要是因?yàn)闆](méi)有覆蓋劑的保護(hù)鋼水熱能損失導(dǎo)致的。此外，較高溫度的裸露鋼水會(huì)造成煉鋼工人操作環(huán)境的惡劣。加覆蓋劑的鋼水相對(duì)于不加覆蓋劑的鋼水，每爐可有效減少鋼液溫降12～15℃。中間包內(nèi)鋼水熱量散失少，澆注過(guò)程中過(guò)溫度穩(wěn)定，不僅易于控制工藝，且有利于提高鑄坯質(zhì)量。

4、（2）吸收鋼水面上的非金屬夾雜

5、鋼水在連鑄過(guò)程中停留在中間包內(nèi)的時(shí)間一般高于5min，鋼水表面的覆蓋劑形成一個(gè)適當(dāng)厚度的熔融層，此時(shí)熔融的覆蓋劑可有效的吸收上浮到鋼水面的非金屬夾雜物，以及耐火材料顆粒等浮游物。這樣鋼水中的夾雜物含量就被有效降低，為結(jié)晶器提供了更為潔凈的鋼水。

6、（3）防止鋼水二次氧化

7、分析鑄坯中夾雜物的來(lái)源，可以發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有覆蓋劑的隔絕和保護(hù)，鋼水和空氣直接接觸，二次氧化生成的夾雜物占35%左右，中間包內(nèi)襯和爐渣卷入所造成的夾雜物占55%左右。有了中間包覆蓋劑在鋼水液面上所形成液渣層的隔絕和保護(hù)，鋼水的二次氧化被有效的降低和杜絕。

8、現(xiàn)有的保溫覆蓋劑大多采用直接撒布法添加，即在金屬熔煉或澆鑄過(guò)程中，當(dāng)金屬液達(dá)到所需溫度并穩(wěn)定后，操作人員將保溫覆蓋劑均勻地撒布在熔融金屬表面。覆蓋劑會(huì)在熔融金屬表面形成一層保護(hù)膜，防止熱量散失和金屬液氧化。這是在鋼包或中間包中添加保溫覆蓋劑最常用的方法。其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，添加速度快。缺點(diǎn)是難以控制覆蓋劑的厚度和均勻性，可能會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域保溫效果不足。

9、第二種是機(jī)械噴灑法，即使用專用的噴灑設(shè)備，將保溫覆蓋劑通過(guò)氣流或機(jī)械方式均勻噴灑在熔融金屬表面。噴灑設(shè)備可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)覆蓋劑的量和噴灑速度，以確保覆蓋均勻和厚度適中。優(yōu)點(diǎn)在于覆蓋劑分布均勻，適合大規(guī)模自動(dòng)化操作。缺點(diǎn)則是設(shè)備成本較高，維護(hù)復(fù)雜。

10、因此，傳統(tǒng)的粉末狀保溫覆蓋劑已經(jīng)不適用于日漸發(fā)展的冶金行業(yè)，需要開(kāi)發(fā)新形態(tài)的保溫覆蓋劑，來(lái)改變保溫覆蓋劑的添加方式，提高其保溫性能和添加效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種低粉塵的保溫覆蓋劑及其制備方法，區(qū)別于傳統(tǒng)的粉末狀保溫覆蓋劑，本發(fā)明創(chuàng)新性的制得了可重復(fù)利用的布狀保溫覆蓋劑，可以根據(jù)中間包的具體尺寸和保溫要求制定相應(yīng)大小和厚度，不僅簡(jiǎn)化了保溫覆蓋劑的添加方式，還能夠確保保溫覆蓋劑的均勻性，更是可以回收再利用，節(jié)約了成本。

2、一種低粉塵的保溫覆蓋劑的制備方法，包括以下步驟：

3、（1）硅溶膠制備：將硅源和乙醇水溶液混合，以鹽酸控制ph值，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，形成硅溶膠；

4、（2）鋁溶膠制備：將鋁源和水混合，以鹽酸調(diào)節(jié)ph值，形成鋁溶膠；

5、（3）硅鋁溶膠混合：將硅溶膠和鋁溶膠混合攪拌，得到硅鋁溶膠；

6、（4）將莫來(lái)石粉碎，過(guò)篩，得到莫來(lái)石粉；將莫來(lái)石粉和硅溶膠混合攪拌，得到高溫相變非牛頓材料；將氯化鈣、氯化鎂、膨脹蛭石粉、螢石粉混合加入步驟（3）得到的硅鋁溶膠中攪拌，得到覆蓋劑溶膠；

7、（5）將陶瓷纖維布浸入步驟（4）得到的覆蓋劑溶膠中攪拌，然后取出晾干，得到涂布好的陶瓷纖維布，根據(jù)厚度要求，可以將涂覆后的布料進(jìn)行多層疊加，以達(dá)到所需厚度；

8、（6）將步驟（5）得到的涂布好的陶瓷纖維布置于80-120℃的溫度下進(jìn)行初步干燥，去除溶劑，使溶膠逐漸定型，再置于400-600℃下固化處理，確保溶膠完全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氧化物層，增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能，得到所述低粉塵的保溫覆蓋劑。

9、步驟（1）所述硅源為四乙氧基硅烷、硅酸鈉中的至少一種。

10、步驟（2）所述鋁源為硝酸鋁、氯化鋁中的至少一種。

11、優(yōu)選地，所述低粉塵的保溫覆蓋劑的制備方法，包括以下步驟：

12、（1）硅溶膠制備：按質(zhì)量份計(jì)，將10-20份硅源和80-90份乙醇水溶液混合，以鹽酸控制ph值在3-4之間，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，形成硅溶膠；

13、（2）鋁溶膠制備：按質(zhì)量份計(jì)，將10-15份鋁源和85-90份水混合，以鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，形成鋁溶膠；

14、（3）硅鋁溶膠混合：將硅溶膠和鋁溶膠混合，其中硅原子和鋁原子的摩爾比為（2-3）:1，攪拌3-5min，得到硅鋁溶膠；

15、（4）按質(zhì)量份計(jì)，將莫來(lái)石粉碎，過(guò)100-120目篩，得到莫來(lái)石粉；將莫來(lái)石粉和硅溶膠混合攪拌，莫來(lái)石粉和硅溶膠的質(zhì)量比為1：（1-2），得到高溫相變非牛頓材料，所述高溫相變非牛頓材料的黏度在3000-5000?mpa·s范圍內(nèi)；將5-10份氯化鈣、2-5份氯化鎂、3-6份膨脹蛭石粉、1-2份螢石粉混合加入100份步驟（3）得到的硅鋁溶膠中，攪拌3-5min，得到覆蓋劑溶膠；

16、（5）將陶瓷纖維布浸入步驟（4）得到的高溫相變非牛頓材料中，攪拌3-5min，然后取出置于80-100℃下干燥6-8h，得到改性陶瓷纖維布；然后將上述改性陶瓷纖維布浸入步驟（4）得到的覆蓋劑溶膠中，攪拌3-5min，然后取出晾干，得到涂布好的陶瓷纖維布，根據(jù)厚度要求，可以將涂覆后的布料進(jìn)行多層疊加，以達(dá)到所需厚度；

17、（6）將步驟（5）得到的涂布好的陶瓷纖維布置于80-120℃的溫度下干燥24-48h，去除溶劑，使溶膠逐漸定型，再置于400-600℃下固化處理2-4h，確保溶膠完全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氧化物層，增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能，得到所述低粉塵的保溫覆蓋劑。

18、步驟（1）所述乙醇水溶液中乙醇的濃度為20-30wt%。

19、步驟（1）和步驟（2）所述鹽酸的濃度為5-9wt%。

20、步驟（1）所述硅源為四乙氧基硅烷、硅酸鈉中的至少一種。

21、步驟（2）所述鋁源為硝酸鋁、氯化鋁中的至少一種。

22、硅溶膠中的硅源在水解和縮聚反應(yīng)后形成二氧化硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。sio2是一種優(yōu)良的耐高溫材料，具有高強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，為覆蓋劑提供了良好的機(jī)械支撐和隔熱性能。

23、鋁溶膠中的鋁源在水解和縮聚后形成氧化鋁。al2o3具有極高的熔點(diǎn)和耐熱性，增強(qiáng)了覆蓋劑的抗熱沖擊能力，并且具有良好的抗氧化性能。

24、氯化鈣和氯化鎂：這些鹽類物質(zhì)在高溫下熔融，能夠形成低熔點(diǎn)的共熔物，有助于覆蓋金屬液表面，形成致密的保護(hù)層，阻止空氣中的氧氣與金屬液接觸，從而防止氧化。氯化鈣和氯化鎂還具有吸濕性，能夠吸收金屬液中的雜質(zhì)和水分，減少雜質(zhì)對(duì)金屬液的影響。

25、蛭石是一種天然礦物，在高溫下具有優(yōu)異的保溫性能和膨脹特性。膨脹蛭石粉在覆蓋劑中起到隔熱作用，同時(shí)其多孔結(jié)構(gòu)有助于吸附金屬液中的雜質(zhì)，進(jìn)一步凈化金屬液。

26、螢石粉作為覆蓋劑中的助熔劑，在高溫下能夠降低熔融物的表面張力，促進(jìn)覆蓋劑的流動(dòng)性，確保其能均勻覆蓋金屬液表面，增強(qiáng)覆蓋效果。同時(shí)，螢石粉的存在可以進(jìn)一步提高覆蓋劑的抗氧化性能。

27、陶瓷纖維布作為基材，具有優(yōu)異的耐高溫性能和機(jī)械強(qiáng)度。涂覆覆蓋劑溶膠后，它提供了支撐和穩(wěn)定性，確保覆蓋劑在高溫下保持良好的結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高材料的整體隔熱效果。

28、高溫相變非牛頓材料在高溫環(huán)境下表現(xiàn)出粘彈性和流動(dòng)性，能夠自動(dòng)填補(bǔ)鋼液與爐壁之間的縫隙，形成連續(xù)無(wú)縫的隔熱層，防止熱量散失。其獨(dú)特的相變特性還使材料在冷卻時(shí)固化，提升覆蓋劑的穩(wěn)定性和耐久性。

29、通過(guò)將硅溶膠和鋁溶膠混合，并在其中加入氯化鈣、氯化鎂、膨脹蛭石粉和螢石粉，可以確保各組分均勻分布在溶膠中。攪拌和浸漬過(guò)程使得陶瓷纖維布能夠均勻吸附覆蓋劑溶膠，形成致密且均勻的涂層。

30、涂覆后的陶瓷纖維布可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行多層疊加，以精確控制覆蓋劑的厚度，確保在不同應(yīng)用場(chǎng)景下具有理想的隔熱和保護(hù)效果。

31、干燥和固化步驟確保覆蓋劑溶膠完全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氧化物層，這些氧化物層具有高機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能，能有效保護(hù)金屬液并延長(zhǎng)覆蓋劑的使用壽命。

32、通過(guò)硅溶膠、鋁溶膠、氯化鈣、氯化鎂、膨脹蛭石粉、螢石粉及高溫相變非牛頓材料的協(xié)同作用，賦予了覆蓋劑保溫、抗氧化、吸附雜質(zhì)和無(wú)縫填隙等多重功能，有效提升了其在高溫冶金工藝中的保護(hù)效果，提供全面、持久的隔熱和抗氧化保護(hù)。

33、本發(fā)明有益效果：

34、（1）本發(fā)明在傳統(tǒng)陶瓷纖維布和硅鋁溶膠體系基礎(chǔ)上，引入高溫相變非牛頓材料，使其在高溫條件下自動(dòng)流動(dòng)填隙，從而形成無(wú)縫的隔熱層，顯著提升了冶金工藝中的覆蓋效果和均勻性。

35、（2）本發(fā)明的低粉塵覆蓋劑采用環(huán)保型材料，不含有機(jī)揮發(fā)物，能夠在高溫下有效隔絕氧氣，防止鋼液氧化，陶瓷纖維布可多層疊加使用，厚度和密度可根據(jù)工藝需求調(diào)節(jié)，適用于不同規(guī)模的冶金工藝。

36、（3）與現(xiàn)有保溫覆蓋劑相比，該方法通過(guò)創(chuàng)新性的材料組合和制備工藝，提供了一種具有更高效、更穩(wěn)定性能的高溫覆蓋劑，在冶金工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。