一种用于碳钢的高温防护涂料制造技术

本发明专利技术提供一种高温防护涂料，在８００℃－１３５０℃时和优先少量生成的氧化层反应，生成变性致密氧化层，从而利用变性氧化层自身的致密性，阻止铁氧进一步互渗。本防护剂粉料主要基于以下质量分数的成分组成：ＴｉＯ↓［２］　３０％－７０％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］　１４％－２８％，Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］　０．５％－１％，ＺｒＯ↓［２］　０．５％－１％，ＨｆＯ↓［２］　０．５％－１％，ＺｎＯ　４％－２０％，Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］　４％－１０％，ＳｉＯ↓［２］　６％－１２％，ＮａＯ　０％－２％，Ｋ↓［２］Ｏ　０％－２％。使用时，先把粉料和水１∶１混合成浆料。加入粘结剂水玻璃，占浆料质量的５％－１５％。分散剂羧甲基纤维素，占浆料总质量的０．５％－１．５％。经实验室实验及在钢铁企业中试证明，本防护剂适用于大部分碳钢，悬浮性好，不影响加热，改性氧化皮的剥落性能极佳，金属表面质量好，且有效防止脱碳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于碳钢的高温防护涂料，防护温度达135(TC。特别是一 种在碳钢表面涂刷或者喷涂的用于高温加热过程防止基体氧化烧损的防护涂料。
技术介绍
冶金行业轧钢不论是冷坯轧制还是连铸连轧，在加热炉中总要氧化，产生大 量氧化铁皮，因为氧化铁皮不易去除，所以在轧制前又需要高压水除磷，这样既 浪费了能源，又降低碳钢的成材率。部分高碳钢，合金钢加热时间稍长会产生脱 碳现象，导致后期产品需要大量切削或者进行渗碳处理，造成严重浪费。因此需 要在钢材加热之前做好防护措施，使得钢材在加热炉中减少氧化，同时提高金属 表面质量。在中国专利CN101225457A中公开了一种高温防氧化涂料。使用磷酸盐作 为粘结剂，存在的问题是氧化镁是碱性耐火材料，和磷酸盐容易反应，受粒度， 环境影响较大，而且涂料的寿命也存在问题，同时氧化镁膨胀系数大，涂层低温 段容易开裂，很难对基体产生保护。氧化镁高温也易挥发，影响涂层性能。在中国专利CN1179448中公开了一种高温耐热钢用防氧化涂料，使用沉淀 碳酸钡，硅石为主，加入助溶剂硼酸，以水玻璃为媒介，在高温下产生釉层，对 金属基体起到保护作用，可是硼酸高温性能不好，易挥发，且高温下活性较强。在中国专利CN101225458中公开的高温防氧化涂料以SiC,铬铁矿石，粘土 粉为骨料，辅以炭黑，钛白，锌钡白，锌粉，A1203,W PA80胶为粘结剂。由于 涂料中含铬，虽然铬可以在碳钢表面形成一层氧化铬层，从而对基体产生保护，， 但是铬对人体毒害作用大，大部分钢铁企业并不欢迎。
技术实现思路
针对现有主要依靠涂层自身成分之间的反应以及涂层成分和氧发生反应的 高温防氧化涂料固有的缺陷，本专利技术提出一种在中高温下，部分成分优先和早期 生成铁氧化物反应生成致密改性氧化皮，改善碳钢本身氧化皮的结构和性能，从 而利用自身改性氧化皮起到防护作用的高温防护涂料。本专利技术所述目的是通过以下方案实现的本专利技术提供的改善碳钢本身氧化皮的结构和性能的高温防护涂料，包括如下3成分TiO230%-70%， Al20314%-28%， Y203 0.5%-l%， Zr02 0.5%-l%， HfD2 0.5%-l%， ZnO 5%-20%， Fe2O35%-10%， Si02 6%-12%， NaO 0%-2%， K20 0%-2%。 使用时，先把粉料和水l: l混合成浆料。加入粘结剂，粘结剂为水玻璃包 括钠水玻璃，钾水玻璃，锂水玻璃和硅溶胶中的一种或几种混合而成。，粘结剂 质量占浆料质量的5%-15%。加入分散剂羧甲基纤维素，分散剂质量占浆料总质 量的0.5%-1.5%。所用的水玻璃优先和水以质量比1: l混合，然后使用。所用的羧甲基纤维 素先和水以质量比l: 20混合，搅拌均匀，静置2小时后使用。所用粉料的粒度进行分级配比，按基料总重量计算120-140目1%; 140-160目5%; 160-180目62%; 180-200目28%;小于200目4%，粒度太粗不利于涂层的致密性，而太细使得涂层的熔点降低，且容易和其他物料发生反应。 本涂料可以应用于普碳钢和部分合金钢，机理是一致的。使用时喷涂或者涂 刷在碳钢表面，对有铸造氧化皮的连铸板坯，不需要进行预处理，不会影响本涂 料的效果。附图说明图l:有涂料保护碳钢130(TC处理恒温1小时氧化皮厚度 图2:无涂料保护碳钢130(TC处理恒温1小时氧化皮厚度 图3:无涂料保护碳钢130(TC处理恒温1小时氧化皮表面形貌(sem500倍) 图4:有涂料保护碳钢130(TC处理恒温1小时氧化皮表面形貌(sem500倍) 具体实施例方式本防护剂主要喷涂或者涂刷在普碳钢或部分合金钢碳钢表面，保护温度 135(TC以下，可以有效保护碳钢在加热炉中的高温烧损。 实施例一选用防护涂料粉料的重量组分为TiO230%，Al20328%， Y2O30.5%， ZrO20.5%， HfO20.5%， ZnO 20%， Fe2037%， Si0212%， NaO 0.7%， K20 0.8%。使用时，先把粉料和水1: 1混合成浆料。加入粘结剂钾水玻璃，粘结剂质 量占浆料质量的7%。加入分散剂羧甲基纤维素钠，分散剂质量占浆料总质量的 0.5%。对比实验一下面是针对在无涂料情况下的碳钢和采用本专利技术所述涂料的碳钢氧化性能 对比实验。4将普碳钢Q235B钢板切割成小块，表面不涂涂料，放在马弗炉中加热到 1300°C，恒温1小时后的状况。图1是有涂料碳钢在马弗炉中加热到1300°C， 恒温1小时后的氧化皮厚度照片；图2是无涂料保护碳钢在马弗炉中加热到1300 °C，恒温1小时后的氧化皮厚度照片。由图1和图2看出，在有涂料保护的情况下，氧化层厚度为485um，而无 涂料保护的氧化层厚度为1228.3um，降低氧化烧损61%。且氧化皮结构已经完 全变化，改性后的氧化皮由三层转变成一层。将本专利技术所述涂料涂抹在碳钢上，在上述相同温度下，结果见图3，图4。 图3是无涂料保护碳钢在马弗炉中加热到130(TC，恒温2小时后的氧化皮表面 情况照片；图4是有涂料保护碳钢在马弗炉中加热到1300°C，恒温2小时后的 氧化皮表面情况照片。由图3和图4可以看出，在无涂料保护的情况下，氧化层表面有明显裂纹， 而经涂料改性的氧化皮表面致密，可以有效阻止氧的渗入。实施例二-选择防护涂料的重量组分为TiO240%， Al20325%， Y2O30.5%， Zr02l%， HfO20.2%， Zn015%， Fe2035%， Si0212%， NaO0.7%， K2O0.6%。使用时，先把粉料和水l: l混合成浆料。加入粘结剂钠水玻璃，粘结剂质 量占浆料质量的6%。加入分散剂羧甲基纤维素钠，分散剂质量占浆料总质量的0.8%。本实施例和实施例一的区别在于实验用钢种为65Mn碳素弹簧钢，试验结 果显示未发现明显脱碳行为。其他的各种性能测试结果与实施例一相似。 实施例三本防护涂料的重量组分为Ti0245%， Al20323%， Y2O30.3%， ZrO20.3%， HfO20.8%， ZnO腦，Fe2035%， Si02ll%， NaO0.8%， K2O0.8o/o。使用时，先把粉料和水l: l混合成浆料。加入粘结剂为钠水玻璃和锂水玻 璃体积比l: l混合物，粘结剂质量占浆料质量的1.2%。加入分散剂羧甲基纤维 素钠，分散剂质量占浆料总质量的7%。本实施例和实施例一的区别在于实验用钢种为X70低碳合金钢，试验结果显示未有效解决除鳞问题。其他的各种性能测试结果与实施例一相似。实施例四本防护涂料的重量组分为TiO250%， Al2O320%, Y2O30.4%， ZrO20.7%，5,20.40/0， Zn012%， Fe2038%， Si027%， NaO0.3%， K20 1.2%。使用时，先把粉料和水l: l混合成浆料。加入粘结剂硅溶胶，粘结剂质量 占浆料质量的10%。加入分散剂羧甲基纤维素钠，分散剂质量占浆料总质量的1.5%。本实验显示的各种性能测试结果与实施例一相似。权利要求1. 一种用于碳钢的高温防护涂料，该防护涂料粉料由以下质量分数的成分混合而成TiO230％-70％，Al2O314％-28％，Y2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于碳钢的高温防护涂料，该防护涂料粉料由以下质量分数的成分混合而成：ＴｉＯ↓［２］３０％－７０％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１４％－２８％，Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］０．５％－１％，ＺｒＯ↓［２］０．５％－１％，ＨｆＯ↓［２］０．５％－１％，ＺｎＯ５％－２０％，Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］５％－１０％，ＳｉＯ↓［２］６％－１２％，ＮａＯ０％－２％，Ｋ↓［２］Ｏ０％－２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈运法，刘朋，魏连启，叶树峰，周旬，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]