CN101481551A - Htee系列高温窑炉专用红外辐射涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明HTEE系列红外辐射涂料属于高温窑炉专用节能材料，可用于石油化工窑炉、冶金、电力、陶瓷、建筑、航空、其他工业及民用窑炉等。本发明采用Y2O3稀土纳米材料增强红外辐射涂料的强度和抗老化性能，提供一种能直接涂于金属加热设备的内衬上或高温炉窑的加热器及耐火陶瓷材料上的高温红外辐射涂料。该高温辐射涂料具有热效率高，耐高温且粘结性能稳定，可有效地节约能源、延长炉体寿命等优点。本发明采用水热法合成Y2O3稀土纳米材料，高温涂料的固料选择为氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝8～15％，三氧化二铁3～6％，三氧化二铬10～14％，磷酸钠3～9％，碳酸钙1～3％，与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O30.5％～3％，三氧化二铝2～6％，三氧化二铁1～3％，氧化锰0.4～2％，碳酸钙1～3％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3∶2。将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，即可得到本发明所提到的高温窑炉专用红外辐射涂料，使用温度一般在1200℃～1800℃。

Description

HTEE系列高温窑炉专用红外辐射涂料
技术领域
本发明属于高温窑炉用红外辐射涂料，可用于石油、化工、冶金、电力、陶瓷、建筑、航空、其他工业及民用窑炉等。
背景技术
目前，在高温窑炉技术领域中，已将红外辐射技术用于生产加热设备，由于红外电磁波能够被物体吸收使物质内部质点产生共振，从而使物体温度上升的特性充分加以利用。随着辐射物材质、分子结构和温度等条件的不同，其辐射波长也各不相同，这种性质极大程度上给生产加热设备提供多种辐射涂料。在工业窑炉的内壁上喷刷红外辐射涂料，可以提高窑炉内壁的黑度，增加辐射传热效果，强化窑炉内热交换，提高物料与辐射波的匹配性，使炉体散热下降，具有节约能源、提高热效率、延长炉体寿命等优点。随着材料科学技术不断发展，一些具有较高红外光谱发射率的物质被普遍用于研制红外辐射涂料，以改善物体表面的辐射性能，达到强化传热的目的。
早期红外辐射涂料主要以碳化硅、氧化锆、锆英砂等单物质和化合物为辐射成分，以简单的无机盐为粘结剂；随着研究不断深入，现在的红外辐射成分由多种物质或化合物通过特殊的材料复合工艺制成，粘结剂为多种微粉、溶胶及化学粘结剂组成的复合溶体。新型红外发射涂料使其可以做到与火焰直接接触，从而达到快速辐射传热的目的。根据国内外的大量研究表明，对于以辐射传热为主的工业炉，在炉衬内壁应用高温红外辐射涂料可大大提高炉内参与辐射传热的物体表面辐射系数，提高炉窑内壁的黑度、提高炉窑的热效率，改善炉内传热过程，达到节能目的。到目前为止，国内外在此项研究上已经获得一定进展：国外已先后推出了ET-4、C-10A、G-125、SBE、CRC1100、CRC1500和Enecoat等多种产品，最高发射率可达0.9～0.94，节能效果在5％以上，电阻炉最高节能可达30％；国内在该领域的研究于80年代中期得到快速发展，所推出的产品相继在工业炉窑上应用，取得了节能效果。由于其制备过程和施丁都相对简单便捷、价格低，现在被广泛用于冶金、电力、陶瓷、化工、建筑及航空等行业。然而，在红外辐射涂料应用温度选择上一直存在问题，极高温度容易对涂料的性能造成极大的影响，涂料效率会因此下降甚至失效。
发明内容
本发明高温能量辐射涂料(high temperature energy emission，HTEE)系列属于高温窑炉专用红外辐射涂料，所要解决的技术问题是采用Y2O3稀土纳米材料增强红外辐射涂料的强度和抗老化性能，提供一种能直接涂于金属加热设备的内衬上或高温炉窑的加热器及耐火陶瓷材料上的高温红外辐射涂料。
本发明的技术方案是采用水热法合成Y2O3稀土纳米材料，高温涂料的固料选择为氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝8～15％，三氧化二铁3～6％，三氧化二铬10～14％，磷酸钠3～9％，碳酸钙1～3％，与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O30.5％～3％，三氧化二铝2～6％，三氧化二铁1～3％，氧化锰0.4～2％，碳酸钙1～3％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，即可得到本发明所提到的高温窑炉专用红外辐射涂料，使用温度一般在1200℃～1800℃。
本涂料具有以下优势和应用特征：热效率高。当炉温升至600℃以上时，涂料在涂层形成光亮的陶瓷壳体辐射增强，可提高热效率1.5～3％，并且降低炉表温度15℃左右。耐高温性强，本发明的熔点约为2400℃，涂复于被涂层可在600℃～1800℃温度下长期使用。它具有极好的粘结度，使涂层坚固而致密，粘度不少于9.5度。炉衬经过涂复系列高温辐射涂料在经高温烧结后形成结构致密的光亮陶瓷体，延长加热炉耐火材料的使用寿命，又减少了加热炉衬料维护和检修工作量和原材料消耗以及维修费用。使用过程中，可将涂料直接涂于工业锅炉的炉窑内衬上，加热器表面，也适用于生活用的电炉、液化气灶、煤气灶、铝锅和铁锅外表面，直接与火焰接触，可以节约能源8～18％。可以极大程度的防止因温度过高而导致对涂料性能的影响。
实施例一：氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝8％，三氧化二铁3％，三氧化二铬14％，磷酸钠3％，碳酸钙2％，与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 0.5％，三氧化二铝2％，三氧化二铁3％，氧化锰2％，碳酸钙1％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀。即可得到本发明所提到的一种高温红外辐射涂料。
实施例二：氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝10％，三氧化二铁4％，三氧化二铬14％，磷酸钠1％，碳酸钙1％，与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 1％，三氧化二铝4％，三氧化二铁3％，氧化锰3％，碳酸钙2％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，可得到本发明所提到的一种高温红外辐射涂料。
实施例三：氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝15％，三氧化二铁3％，三氧化二铬10％，磷酸钠1％，碳酸钙1％，与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 2％，三氧化二铝6％，三氧化二铁3％，氧化锰2％，碳酸钙2％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，可得到本发明所提到的一种高温红外辐射涂料。
实施例四：氧化锆52％、氧化硅20％，三氧化二铝8％，三氧化二铁3％，三氧化二铬14％，磷酸钠2％，碳酸钙1％，与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 2％，三氧化二铝6％，三氧化二铁3％，氧化锰2％，碳酸钙2％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，可得到本发明所提到的一种高温红外辐射涂料。
实施例五：锆英砂68％，三氧化二铝20％，三氧化二铁3％，三氧化二铬1％，氧化锰2％，磷酸钠5％，碳酸钙1％，除去磷酸钠均要求大于200目。与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 1％，三氧化二铝4％，三氧化二铁3％，氧化锰3％，碳酸钙2％，其余为自来水，将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，也可得到本发明所提到的高温红外辐射涂料。
实施例六：锆英砂50％，三氧化二铝30％，三氧化二铁10％，氧化锰9％，碳酸钙1％，除去磷酸钠均要求大于200目。与之相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 1％，三氧化二铝4％，三氧化二铁3％，氧化锰3％，碳酸钙2％，其余为自来水，将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，也可得到本发明所提到的高温红外辐射涂料。

Claims (9)

1.本发明属于高温窑炉用红外辐射涂料，可用于石油化工窑炉、冶金、电力、陶瓷、建筑、航空、其他工业及民用窑炉等。
2.本发明涂料的固料主要成分为氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝8～15％，三氧化二铁3～6％，三氧化二铬10～14％，磷酸钠3～9％，碳酸钙1～3％。
3.与2相适应的液料(粘接剂)为专用高温粘接剂，主要成分包括：Y2O3 0.5％～3％，三氧化二铝2～6％，三氧化二铁1～3％，氧化锰0.4～2％，碳酸钙1～3％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。
4.本发明涂料的固料配方之一主要成分为：氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝8％，三氧化二铁3％，三氧化二铬14％，磷酸钠3％，碳酸钙2％，与之相适应的液料主要成分包括：Y2O3 0.5％，三氧化二铝2％，三氧化二铁3％，氧化锰2％，碳酸钙1％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。
5.本发明涂料的固料配方之二主要成分：氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝10％，三氧化二铁4％，三氧化二铬14％，磷酸钠1％，碳酸钙1％，与之相适应的液料主要成分包括：Y2O3 1％，三氧化二铝4％，三氧化二铁3％，氧化锰3％，碳酸钙2％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。
6.本发明涂料的固料配方之三主要成分：氧化锆50％、氧化硅20％，三氧化二铝15％，三氧化二铁3％，三氧化二铬10％，磷酸钠1％，碳酸钙1％，与之相适应的液料主要成分包括：Y2O3 2％，三氧化二铝6％，三氧化二铁3％，氧化锰2％，碳酸钙2％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。
7.本发明涂料的固料配方之四主要成分：氧化锆52％、氧化硅20％，三氧化二铝8％，三氧化二铁3％，三氧化二铬14％，磷酸钠2％，碳酸钙1％，与之相适应的液料主要成分包括：Y2O3 2％，三氧化二铝6％，三氧化二铁3％，氧化锰2％，碳酸钙2％，其余为自来水，保持固料与液料的比为3:2。
8.本发明涂料的固料配方之五主要成分：锆英砂68％，三氧化二铝20％，三氧化二铁3％，三氧化二铬1％，氧化锰2％，磷酸钠5％，碳酸钙1％，除去磷酸钠均要求大于200目。与之相适应的液料主要成分包括：Y2O3 1％，三氧化二铝4％，三氧化二铁3％，氧化锰3％，碳酸钙2％，其余为自来水。
9.本发明涂料的固料配方之六主要成分：锆英砂50％，三氧化二铝30％，三氧化二铁10％，氧化锰9％，碳酸钙1％，除去磷酸钠均要求大于200目。与之相适应的液料主要成分包括：Y2O3 1％，三氧化二铝4％，三氧化二铁3％，氧化锰3％，碳酸钙2％，其余为自来水，将如上述固料和液料按比例混合，在常温下搅拌均匀，也可得到本发明所提到的高温红外辐射涂料。
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