[科普中国]-锭模涂料

简介

锭模涂料以消除钢锭表面缺陷和减少钢锭模消耗为目的的钢锭模内表面涂敷剂。使用时将其用特殊的喷涂设备均匀地喷洒在钢锭模内表面上，在浇注过程中这层涂膜使钢锭的结疤、翻皮、裂纹、表面气泡和皮下气泡等多种表面缺陷得到极大的抑制。同时，它减少了钢锭焊模现象并阻止了钢水对锭模表面的侵蚀和冲刷，起到保护钢锭模的作用。此外，该涂层的隔热作用使钢锭的凝固时间相应延长，在某种程度上减少了钢锭缩孔的形成并相应延长了夹杂的上浮时间，有利于其排除1。

分类锭模涂料分为两类：一类是模壁涂料，另一类是模底涂料。以往模壁涂料多以煤焦油、重油、石墨等为基体材料，由于其热分解温度与最佳值相差较大且会引起模壁残碳附着部位的渗碳严重，已被水溶性树脂所取代。水溶性树脂的作用机理是：当浇注时产生的飞溅液滴粘在涂有树脂的锭模上时，该层树脂在400～600℃的温度条件下会产生分解反应，释放出气体从而使得飞溅液滴凝固后自动脱落。研究表明，水溶性树脂分解残留物的高温黏度在1000～3000cst之间时，钢锭的表面质量更加优异。另外，对钢锭模涂料还有一些附加的要求。一是导热系数低，与锭模有强的附着力，高温下最好能有一定的表面强度和抗急热性。模底涂料一般指底板涂料、底板修补剂和防漏剂。这类涂料多为硅质、铝质或镁质材料，不会污染钢水。多采用喷涂方式，有时也将其制成泥糊状以手工涂敷。

钢锭模涂料特性铸锭生产过程中，钢锭模由于本身的缺陷，钢锭的结构粘结等原因，使其使用寿命降低，钢锭模的消耗增加；同时，钢锭的表面质量也受到影响。随着冶炼过程的强化以及铸锭速度的提高，这类问题的影响也日益严重。解决这类问题的方法之一是在钢锭模内表面涂上一层保护涂料，既钢锭模涂料。钢锭模模壁喷涂一层适宜的涂料，不仅可以保护模壁，而且有益于改善钢锭的质量。钢锭模涂料应具有如下特性:

(1)耐高温，且对钢水润湿接触角大；

(2)工作状态下与模壁有较高的结合性，受温度影响后不开裂、不剥落；

(3)为便于涂料的贮存和施工，应具有良好的悬浮性；

(4)现场操作方便，无环境污染。

国外对钢锭模涂料的研究与开发较早，如美国专利(3212145)提出一种可以防止和限制浇注过程中将氧气带入钢内的涂料，从而改善了钢锭的表面和内部质量。前苏联塔干罗格冶金工厂使用酵母浓缩物水溶液做钢锭模涂料，降低了钢锭的结疤废品率。国内各钢厂在国外产品的基础上，也研制了一些涂料以满足铸锭生产的需要。但是，这些涂料中，有的含有大量有机物，现场操作环境恶劣；有的涂料稳定度不高，影响施工操作2。

研制锭模涂料所用原料1 石墨的选用

石墨熔点为(3700 ±100)℃(真空下)，润滑性能好，与钢水润湿接触角大，对钢水有良好的抗侵蚀性能。石墨的膨胀系数小(25 ～ 1600 ℃，3.34 ×10-6/ ℃)，且随温度升高其增加值不大，是钢锭模涂料的首选原料。

石墨有鳞片状石墨和土状石墨两类。由于鳞片状石墨不易细磨且价格较高，其技术指标为:固定碳不小于70 %；挥发份不大于4.2 %；水份不大于2.0 %；粒度为0.074 mm ；筛上物不大于10 %。

2 膨润土的选用

由于石墨属瘠性原料，涂料生产中必须加入悬浮剂才能制得稳定的悬浮料浆。膨润土是塑性最强、颗粒最细、水化能力最强的一种粘土矿物，遇水后分散成细微的胶体颗粒，并形成一层粘稠的水化膜。瘠性物料粒子均匀地分散在这种粘稠的膨润土胶粒之间，且粒子之间保持一定距离，宏观上表现为料浆的悬浮性。本实验选用吉林九台膨润土，其化学组成为:SiO₂69.57 %；Al₂O₃ 16.60 %；CaO 2.02 %，Fe₂O₃ 3.34 %；MgO 2.42 %；灼烧减量6.97 %。

3 调节剂的选用

涂料在高温工作状态下，易产生微细裂纹，从而导致涂料剥落。为弥补这种缺陷，在配料中引入高炉渣作为调节剂，利用高炉渣在高温下形成的高粘液相对涂料起到胶结作用。选用水渣为原料，其化学组成为:SiO₂36.50 %；Al₂O₃ 8.57 %；CaO 43.52 %；其它11.41 %。

4 粘结剂的选用

石墨、高炉渣均为瘠性物料，为使涂料与钢锭模具有良好的结合性，必须采用适当的粘结剂。采用模数为2.4 ，密度为1.555 g/cm³ 的水玻璃溶液为粘结剂。配料时将水玻璃溶液加水，调至密度为1.20 g/cm³ 备用3。