专利名称：一种复合金属液保温剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种金属液保温剂及其制备方法。
背景技术：
金属液保温剂主要用于覆盖在金属液表面以减少因表面热量损失而导致温度下降。保温剂在使用过程中，形成理想的三层结构，即原始层，熔化层，液渣层，将有利于提高其保温绝热效果。目前常用的金属液保温剂有碳化稻壳、膨胀蛭石、膨胀石墨及漂珠等，其中。膨胀石墨和碳化稻壳等含碳保温剂在使用过程中因碳的燃烧还具有发热效果。因此，碳化稻壳作为金属液保温剂多年来得以广泛应用。但近年来，由于冶金工业对碳化稻壳大量需求，促使碳化稻壳的价格持续上涨。
随着近年来我国冶金工业技术的进步，对金属液保温剂也提出了越来越严格的要求。如为了适应洁净钢生产的需要，要求对进行铁水预处理和钢水的炉外精炼，这将使钢铁液的停留时间延长，温降增加，因此要求保温剂具有良好的发热保温效果。碳化稻壳作为金属液保温剂，由于其固定碳含量少，发热值低，且铺展性不好，以及在使用过程中碳化稻壳也不易形成理想的三层结构等原因，保温效果不甚理想。虽然漂珠具有较好的铺展性及熔化速度，但其自身不能发热，在使用过程中还容易结壳，保温效果也不理想。因此，开发新型优质价廉金属液保温剂对促进企业降低成本，提高效益具有十分重要的意义。
我国作为农业大国，玉米、高梁等秸秆资源丰富。目前这些秸秆主要用作农家饲料和农村生活用燃料，不仅利用价值低，作为农村生活用燃料时还容易引起环境污染。因此，开发秸秆利用的新途径，提高其利用价值，将有利于增加农民收入，改善农村环境，因此具有重要意义。
发明内容
针对我国冶金行业金属液保温剂的技术现状，本发明提供一种复合金属液保温剂及其制备方法，充分利用丰富的秸秆资源，提高金属液保温剂的发热保温效果。
本发明以玉米、高粱秸秆为主要原料合成金属液保温剂。由于碳化秸秆中固定碳含量高，发热值大，有利于减小金属液温降。此外，炭化秸秆中较多的钾钠等碱金属成分有利于提高保温剂的熔化速度，不仅有利于提高保温剂的铺展性，还有利于在保温剂中形成较为理想的三层结构，达到理想的保温效果。如果将炭化秸秆与碳化稻壳混合，利用碳化稻壳中灰分含量高且灰分组成中主要为高熔点的SiO2的特点，能够起到骨架的作用，有利于获得发热值高，结构疏松的保温剂，改善其保温效果。如果向炭化秸秆和碳化稻壳的混合物中再加入适量漂珠，通过进一步提高保温剂的熔化速度，能够形成合理的保温剂结构，改善其发热保温效果。因此，本发明以玉米、高粱秸秆(水分5～12％，固定碳18～30％，灰份1～3％，挥发份60～70％)为原料之一，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂。具体工艺如下①冲洗。将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。将冲洗后的秸秆在100～200℃条件下干燥处理12～24小时。
③碳化。将干燥后的秸秆在碳化炉内于550～650℃进行碳化处理2～60分钟，得到碳化秸秆。经碳化处理后碳化秸秆的成分一般为挥发份2～6％，固定碳85～93％，灰份4～10％。
④粉碎。将上述步骤③得到的碳化产物进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料。
⑤混合。将上述步骤④制得的碳化秸秆与市售的碳化稻壳和漂珠按照如下质量百分数进行混合，制得以碳化秸秆为主要成分的复合金属液保温剂。
碳化秸秆30％～60％碳化稻壳30％～60％漂珠5％～30％表征保温剂性能的指标主要包括铺展性，塌陷度，保温效果等。其中，流动性用安息角来衡量，塌陷度是指覆盖在金属液表面的覆盖剂在高温作用下随着碳的燃烧其保温层的塌陷程度，通常通过测定保温剂在不同温度保温一定时间后其厚度减小的百分比来表示。本发明的复合保温剂塌陷度可达7.1％，安息角可达31.3％。保温效果是通过将发明的保温剂在实际生产条件下铁水罐内铁水的温降速率来衡量。
本发明方法的特点在于利用我国丰富的秸秆资源及其碳化产物中固定碳含量高的特点，并辅助添加碳化稻壳和漂珠开发新型优质金属液保温剂。其特点在于原料成本低，发明的保温剂使用效果好，有利于冶金工业的发展。此外，本发明不仅开发了秸秆利用的新途径，还有利于提高秸秆的利用价值，增加农民收入，改善农村环境，因此具有重要的意义。
具体实施例方式
采用辽南地区秸秆为主要原料(其组成如表1所示)，并辅助添加市贩漂珠或碳化稻壳。
表1实施用秸秆的主要成分(％)
实施例1以玉米、高粱秸秆为原料之一，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂。具体工艺如下①冲洗。将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。将冲洗后的秸秆在150℃条件下干燥处理18小时。
③碳化。将干燥后的秸秆在碳化炉内于580℃进行碳化处理40分钟，得到碳化秸秆。
④粉碎。将上述步骤③得到的碳化产物进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料。
⑤混合。将上述步骤④制得的碳化秸秆与碳化稻壳和漂珠按照如下质量百分数进行混合，制得以碳化秸秆为主要成分的复合金属液保温剂。
碳化秸秆45％碳化稻壳45％漂珠10％这种保温剂的安息角为39.2°，具有较好的流动性。在实际使用过程中铺展性良好，没有结壳现象，800℃保温40分钟后塌陷度为10％，铁水平均温降速度为0.62℃/分。碳化秸秆、碳化稻壳的成分见表2，碳化秸秆中灰份的化学成分见表3，漂珠的化学成分见表4。
表2碳化物的化学成分
表3碳化秸秆中灰份的化学成分
表4漂珠的化学成分
实施例2以玉米、高粱秸秆为主要原料，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂。具体工艺如下①冲洗。将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。将冲洗后的秸秆在200℃条件下干燥处理12小时。
③碳化。将干燥后的秸秆在碳化炉内于650℃进行碳化处理2分钟，得到碳化秸秆。
④粉碎。将上述步骤③得到的碳化产物进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料。
⑤混合。将上述步骤④制得的碳化秸秆与碳化稻壳和漂珠按照如下质量百分数进行混合，制得以碳化秸秆为主要成分的复合金属液保温剂。
碳化秸秆60％碳化稻壳30％漂珠10％这种复合保温剂的安息角为40.1°，具有良好的流动性。在实际使用过程中铺展性良好，没有结壳现象，800℃保温40分钟后塌陷度为8.4％。在实际使用过程中铁水平均温降速度为0.65℃/分。
实施例3以玉米、高粱秸秆为原料之一，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂。具体工艺如下①冲洗。将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。将冲洗后的秸秆在100℃条件下干燥处理24小时。
③碳化。将干燥后的秸秆在碳化炉内于550℃进行碳化处理60分钟，得到碳化秸秆。
④粉碎。将上述步骤③得到的碳化产物进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料。
⑤混合。将上述步骤④制得的碳化秸秆与碳化稻壳和漂珠按照如下质量百分数进行混合，制得以碳化秸秆为主要成分的复合金属液保温剂。
碳化秸秆30％碳化稻壳60％漂珠10％这种复合保温剂的安息角为38.3°，具有良好的流动性。在实际使用过程中铺展性良好，没有结壳，800℃保温40分钟后塌陷度为7.2％。在实际使用过程中铁水平均温降速度为0.71℃/分。
实施例4以玉米、高粱秸秆为原料之一，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂。具体工艺如下①冲洗。将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。将冲洗后的秸秆在120℃条件下干燥处理15小时。
③碳化。将干燥后的秸秆在碳化炉内于550℃进行碳化处理30分钟，得到碳化秸秆。
④粉碎。将上述步骤③得到的碳化产物进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料。
⑤混合。将上述步骤④制得的碳化秸秆与碳化稻壳和漂珠按照如下质量百分数进行混合，制得以碳化秸秆为主要成分的复合金属液保温剂。
碳化秸秆50％碳化稻壳45％漂珠5％这种复合保温剂的安息角为31.3°，具有良好的流动性。在实际使用过程中铺展性好，没有明显结壳，800℃保温40分钟后塌陷度为7.4％。在实际使用过程中铁水平均温降速度为0.76℃/分。
实施例5以玉米、高梁秸秆为原料之一，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂。具体工艺如下①冲洗。将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。将冲洗后的秸秆在180℃条件下干燥处理15小时。
③碳化。将干燥后的秸秆在碳化炉内于600℃进行碳化处理10分钟，得到碳化秸秆。
④粉碎。将上述步骤③得到的碳化产物进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料。
⑤混合。将上述步骤④制得的碳化秸秆与碳化稻壳和漂珠按照如下质量百分数进行混合，制得以碳化秸秆为主要成分的复合金属液保温剂。
碳化秸秆40％碳化稻壳30％漂珠30％这种复合保温剂的安息角为40.6°，具有良好的流动性。在实际使用过程中具有良好的铺展性好，没有结壳想象，800℃保温40分钟后塌陷度为7.1％。在实际使用过程中铁水平均温降速度为0.67℃/分。
权利要求
1.一种复合金属液保温剂，其组成按照质量百分数为碳化秸秆30％～60％、碳化稻壳30％～60％、漂珠5％～30％。
2.权利要求1所述的复合金属液保温剂的制备方法，其特征在于以玉米、高粱秸秆为原料之一，经过碳化得到碳化秸秆后，与适量碳化稻壳和漂珠混合，制得复合金属液保温剂，工艺步骤如下①将秸秆用水充分冲洗，去除其表面粘附泥土；②将冲洗后的秸秆进行干燥处理；③将干燥后的秸秆在碳化炉内于550～650℃进行碳化处理，得到碳化秸秆；④将上述步骤③得到的碳化秸秆进行破碎筛分，得到5mm以下粒径的物料；⑤将上述步骤④制得的碳化秸秆与碳化稻壳和漂珠按照碳化秸秆30％～60％、碳化稻壳30％～60％、漂珠5％～30％的质量百分数进行混合，制得复合金属液保温剂。
3.按照权利要求2所述的复合金属液保温剂的制备方法，其特征在于步骤②干燥处理在100～200℃条件下处理12～24小时。
4.按照权利要求2所述的复合金属液保温剂的制备方法，其特征在于步骤③碳化处理时间为2～60分钟。
全文摘要
一种复合金属液保温剂及其制备方法，涉及冶金技术领域。以玉米、高粱秸秆为主要原料，经过冲洗、干燥、碳化、破碎筛分得到碳化秸秆后，按照碳化秸秆30％～60％、碳化稻壳30％～60％、漂珠5％～30％的质量百分数混合，制得复合金属液保温剂。产品可广泛用于冶金领域的金属液保温。本发明方法利用我国丰富的秸秆资源及其碳化产物中固定碳含量高的特点，并辅助添加碳化稻壳和漂珠开发新型优质金属液保温剂，其特点在于原料成本低，使用效果好。此外，本发明不仅开发了秸秆利用的新途径，还有利于提高秸秆的利用价值，增加农民收入，改善农村环境。
文档编号B22D11/111GK1952183SQ200610134289
公开日2007年4月25日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者陈敏, 王楠, 王洋, 冷威威 申请人:东北大学