CN101240125A - 电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高温涂料技术领域的一种电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，采用现代复合材料的原理，利用颗粒增强和纤维增韧耦合的方法，加入高性能原料，以纳米复合粉体为结合剂，用硬质高强粒子作增强剂，极大提高材料的强度和韧性，大幅提高材料的高温性能，在高温条件形成莫来石网络复合结构，改善材料的高温体积稳定性和耐磨性能，延长使用寿命；尤其适用于锅炉的烟道，具有耐火度高、耐磨、高温性能优良、体积稳定、强度高、韧性好，能够大幅度提高材料的使用寿命，减少烟道的维修和保养次数，节省了大量人力和物力的消耗，减少工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及高温涂料技术领域，尤其适用于锅炉烟道的一种电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料。
背景技术
目前，锅炉烟道是输送锅炉燃烧废气的重要设备。废气主要含N2，CO2，SO2，NO2等气体，使用温度在1000～1400℃。由于温度较高，含有大量酸性成份的废气，并且废气中含有一定数量的粉煤灰颗粒，对烟道造成严重侵蚀和磨损。现在烟道内衬主要使用高铝磷酸盐可塑料和高铝低水泥浇注料。可塑料为提高塑性、便于施工加入大量的生粘土，从而引入大量的杂质元素，造成材料的高温性能下降。高温时生成大量的液相，造成衬体变形和耐磨性能下降，侵蚀加剧，制约了衬体的使用寿命。而高铝低水泥浇注料以高铝矾土为主要原料，引入部分氧化硅微粉和5～8％的高铝水泥，耐酸性气体的腐蚀性能降低，高温条件下材料中形成较多的CaO-SiO2-Al2O3液相，影响材料的高温体积稳定性、抗侵蚀性和耐磨性能，使用寿命较低。
发明内容
为改善上述材料的高温性能和耐磨性能，本发明目的是提供一种电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料；具有耐火度高、耐磨、高温性能优良、体积稳定、强度高、韧性好，能够大幅度提高材料的使用寿命，减少烟道的维修和保养次数，节省了大量人力和物力的消耗，减少工人劳动强度。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，采用现代复合材料的原理，利用颗粒增强和纤维增韧耦合的方法，加入高性能原料，以纳米复合粉体为结合剂，用硬质高强粒子作增强剂，极大提高材料的强度和韧性，大幅提高材料的高温性能，在高温条件形成莫来石网络复合结构，改善材料的高温体积稳定性和耐磨性能，延长使用寿命；
其中，各组分按质量百分数计算，
颗粒原料粒度为5-3mm加入量为15～20％，粒度为3-1mm加入量为25～35％、粒度＜1.0mm加入量为15～25％；
粉料加入量为10～40％；
增强粒子材料加入量为3～10％；
结合剂加入量为2～8％；
外加剂加入量为0.05～1.0％；
膨胀材料加入量为2～12％；
纤维材料加入量为2-4％；
余量为水。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，颗粒原料为特级高铝矾土、棕刚玉、板状刚玉、烧结莫来石、亚白刚玉中的一种或几种复合。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，粉料以双峰α-Al2o3微粉，纳米氧化硅微粉，氧化铬Cr2O3微粉，碳化硅SiC微粉，多峰氧化铝微粉中的两种或三种复合。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，增强粒子材料为碳化硼CB4、硼化钛TiB2、硼化锆ZrB2、氮化硅Si3N4、碳化硅SiC硬质粒子中的一种或几种。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，结合剂为水合氧化铝p-Al2O3、拉法吉水泥Secar71、纯铝酸钙水泥、矾土水泥中的一种或几种复合。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，外加剂为减水剂FDN、六偏磷酸钠、酒石酸钠、焦磷酸钠中的一种或几种复合。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，膨胀材料为：硅线石、红柱石、蓝晶石、硅石、碳化硅、中的任何一种或几种复合。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，纤维材料为不锈钢耐热纤维、玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维或晶须中的任何一种或两种复合。
所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料的生产工艺流程，将主要原料加工成配方要求的粒度，细粉部分和结合剂、增强粒子材料、膨胀剂及2/3的外加剂预先在螺旋混合机混合，时间控制在5-8分钟，目的是材料充分混合，有利于材料在高温是形成均匀分布的莫来石，构成网络结构，提高材料的高温性能；剩余1/3的外加剂在使用时后掺入；准确称量好各种粒度的原料和预先混合好的粉料加入强力混砂机混合5-7分钟；然后用筛网将纤维材料边混合边筛入，总混合时间控制在10-15分钟；混合好的的材料装入高强纸袋中，每袋误差控制在0.1公斤之内；按照抽样的标准对每批产品进行抽检，合格的产品送到成品库堆放，堆放时间小于3个月；
其主要反应式为：
3Al2O3·SiO2-----3Al2O3·2SiO2+SiO2
3Al2O3+2SiO2-----3Al2O3·2SiO2
由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：
该电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，具有耐火度高、高温性能优良、体积稳定、强度高、韧性好、耐磨性能突出的优点。产品在高温状态下液相量少，晶体结构合理，颗粒增强和莫来石晶体纤维增强双效机制赋予材料优越的高温性能，大幅度提高了材料的使用寿命，减少了烟道的维修和保养次数。节省了大量人力和物力的消耗，减少工人劳动强度，为企业创造了可观的经济效益，具有很好的社会效益。
该电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，经双辽电厂120万千瓦机组高温烟道使用，寿命比高铝可塑料长3倍，比低水泥高铝浇注料寿命长2.5倍。产品经耐火材料检测中心检验.指标完全达到电力行业要求，耐磨性能突出.
具体实施方式
该电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，采用现代复合材料的原理，利用颗粒增强和纤维增韧耦合的方法，加入高性能原料，以纳米复合粉体为结合剂，用硬质高强粒子作增强剂，极大提高材料的强度和韧性，大幅提高材料的高温性能，在高温条件形成莫来石网络复合结构，改善材料的高温体积稳定性和耐磨性能，延长使用寿命。
以下的具体实施例可对本发明进行详细解释说明，但本发明并不局限于以下的实施例。
实施例1
本发明电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，含有以下按质量百分数计算的组分及含量：
颗粒原料为特级高铝矾土，粒度为5-3mm加入量为15％，
颗粒原料为亚白刚玉，粒度为3-1mm加入量30％，粒度为1-0mm加入量20％
粒度为200目的白刚玉细粉加入量3.0％
粉料以双峰α-Al2o3微粉，纳米氧化硅微粉两种复合，加入量为10％；
增强粒子材料为碳化硼CB4的加入量为5％；
结合剂为水合氧化铝p-Al2O3的加入量为4％；
外加剂为FDN、六偏磷酸钠复合的加入量为1.0％；
膨胀材料硅线石的加入量为12％；
纤维材料为不锈钢耐热纤维的加入量(外加)为4％；
水外加入量为5.5％
其主要反应式为：
3Al2O3·SiO2-----3Al2O3·2SiO2+SiO2
3Al2O3+2SiO2-----3Al2O3·2SiO2
其生产工艺流程为：将主要原料加工成配方要求的粒度，细粉部分和结合剂、增强粒子材料、膨胀剂及2/3的外加剂预先在螺旋混合机混合，时间控制在5-8分钟，目的是材料充分混合，有利于材料在高温是形成均匀分布的莫来石，构成网络结构，提高材料的高温性能。剩余1/3的外加剂在使用时后掺入。准确称量好各种粒度的原料和预先混合好的粉料加入强力混砂机混合5-7分钟。然后用筛网将纤维材料边混合边筛入，总混合时间控制在10-15分钟。混合好的的材料装入25公斤的高强纸袋中，每袋误差控制在0.1公斤之内。按照抽样的标准对每批产品进行抽检，合格的产品送到成品库堆放，要防雨防潮，堆放时间不能超过3个月。
其产品的理化性能指标见表1：
表1产品性能指标
| 主要成份 | Al2O3％ | ≥75 |
| Fe2O3％ | ≤1.2 | |
| CaO％ | ≤1.5 | |
| 体积密度g/cm3 | 110℃×24h | ≥2.75 |
| 1300℃×3h | ≥2.72 | |
| 显气孔率％ | 110℃×24h | ≤16 |
| 1300℃×3h | ≤18 | |
| 耐压强度mpa | 110℃×24h | ≥100 |
| 1300℃×3h | ≥120 | |
| 抗折强度mpa | 110℃×24h | ≥10 |
| 1300℃×3h | ≥12 | |
| 线变化率％ | 1300℃×3h | ±0.2 |
| 耐磨值cc | 110℃×24h | ≤2.0 |
| 耐火度℃ | ≥1790 |
实施方式二
本发明电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，含有以下按质量百分数计算的组分及含量：
颗粒原料为棕刚玉、板状刚玉的两种复合，粒度5-3mm加入量20％，粒度为3-1mm加入量为3 0％；粒度为1-0mm加入量为20％白刚玉细粉320目加入量为2.0％
粉料以氧化铬Cr2O3微粉，碳化硅SiC微粉的两种复合，加入量为7％；
增强粒子材料为硼化钛TiB2、硼化锆ZrB2的两种复合，加入量为3％；
结合剂为拉法吉水泥Secar71、纯铝酸钙水泥的两种复合加入量为6％；
外加剂为酒石酸钠、焦磷酸钠的两种复合(外加)加入量为0.25％；
膨胀材料为红柱石、蓝晶石的两种复合，加入量为10％；
纤维材料为玻璃纤维、碳纤维的两种复合，加入量为2％；
水外加入量5.0％
其生产工艺流程见实施方式一。
实施方式三
本发明电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，含有以下按质量百分数计算的组分及含量：
颗粒原料为特级高铝矾土、烧结莫来石、亚白刚玉的三种复合，粒度5-3mm加入量20％，粒度为3-1mm加入量为32％，粒度＜1.0mm加入量为16％；
粉料为氧化铬Cr2O3微粉，碳化硅SiC微粉，多峰氧化铝微粉的三种复合，加入量为15％；
增强粒子材料为碳化硼CB4、氮化硅Si3N4、碳化硅SiC硬质粒子的三种复合，加入量为2.0％；
结合剂为拉法吉水泥Secar71、纯铝酸钙水泥、矾土水泥的三种复合，加入量为8％；
外加剂为六偏磷酸钠、酒石酸钠、焦磷酸钠的三种复合，加入量(外加)为0.3％；
膨胀材料为蓝晶石、硅石、碳化硅的三种复合，加入量为4％；
纤维材料为碳化硅纤维、晶须的两种复合，加入量为3％；
水外加入量6.0％。
Claims (9)
1、一种电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：所述的高温耐磨复合涂料采用现代复合材料的原理，利用颗粒增强和纤维增韧耦合的方法，加入高性能原料，以纳米复合粉体为结合剂，用硬质高强粒子作增强剂，极大提高材料的强度和韧性，大幅提高材料的高温性能，在高温条件形成莫来石网络复合结构，改善材料的高温体积稳定性和耐磨性能，延长使用寿命；
其中，各组分按质量百分数计算，
颗粒原料粒度为5-3mm加入量为15～20％，粒度为3-1mm加入量为25～35％、粒度＜1.0mm加入量为15～25％；
粉料加入量10～40％；
增强粒子材料加入量3～10％；
结合剂加入量2～8％；
外加剂加入量0.05～1.0％；
膨胀材料加入量2～12％；
纤维材料加入量2-4％；
余量为水。
2、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：颗粒原料为特级高铝矾土、棕刚玉、板状刚玉、烧结莫来石、亚白刚玉中的一种或几种复合。
3、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：粉料以双峰α-Al2o3微粉，纳米氧化硅微粉，氧化铬Cr2O3微粉，碳化硅SiC微粉，多峰氧化铝微粉中的两种或三种复合。
4、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：增强粒子材料为碳化硼CB4、硼化钛TiB2、硼化锆ZrB2、氮化硅Si3N4、碳化硅SiC硬质粒子中的一种或几种。
5、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：结合剂为水合氧化铝p-Al2O3、拉法吉水泥Secar71、纯铝酸钙水泥、矾土水泥中的一种或几种复合。
6、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：外加剂为FDN、六偏磷酸钠、酒石酸钠、焦磷酸钠中的一种或几种复合。
7、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：膨胀材料为：硅线石、红柱石、蓝晶石、硅石、碳化硅、中的一种或几种复合。
8、根据权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料，其特征在于：纤维材料为不锈钢耐热纤维、玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维或晶须中的任何一种或两种复合。
9、如权利要求1所述的电力锅炉烟道用高温耐磨复合涂料的生产工艺流程，其特征在于：将主要原料加工成配方要求的粒度，细粉部分和结合剂、增强粒子材料、膨胀剂及2/3的外加剂预先在螺旋混合机混合，时间控制在5-8分钟，目的是材料充分混合，有利于材料在高温是形成均匀分布的莫来石，构成网络结构，提高材料的高温性能；剩余1/3的外加剂在使用时后掺入；准确称量好各种粒度的原料和预先混合好的粉料加入强力混砂机混合5-7分钟；然后用筛网将纤维材料边混合边筛入，总混合时间控制在10-15分钟；混合好的的材料装入高强纸袋中，每袋误差控制在0.1公斤之内；按照抽样的标准对每批产品进行抽检，合格的产品送到成品库堆放，堆放时间小于3个月；其主要反应式为：
3Al2O3·SiO2-----3Al2O3·2SiO2+SiO2
3Al2O3+2SiO2-----3Al2O3·2SiO2。
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