CN102040335A

CN102040335A - 考登钢搪瓷底釉及考登钢搪瓷底釉釉浆

Info

Publication number: CN102040335A
Application number: CN2009100730817A
Authority: CN
Inventors: 刘广阳
Original assignee: HARBIN TIANLU ENAMEL CO Ltd
Current assignee: HARBIN TIANLU ENAMEL CO Ltd
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: CN102040335B

Abstract

考登钢搪瓷底釉及考登钢搪瓷底釉釉浆，考登钢化学组成中有些元素的含量对搪瓷生产来讲是超标的，是不利于搪瓷制品质量的，而克服这些不利因素的关键又在于确定一个适用的，且能保证搪瓷质量及理化性能的专用搪瓷底釉。本发明组成包括：SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、B₂O₃、Li₂O、CaO、CoO、NiO、Fe₂O₃、MnO，其特征是：其重量份数为：SiO₂57.80--59.30份、Al₂O₃2.06-2.70份、K₂O1.80-2.80份、Na₂O10.98-11.35份、B₂O₃12.76-16.05份、Li₂O2.80-4.00份、CaO3.80-4.80份、CoO0.60-1.50份、NiO1.401-2.00份、Fe₂O₃0.30-0.80份、MnO1.40-2.00份。本发明作为一种耐酸、抗腐蚀的考登钢传热元件涂料。

Description

考登钢搪瓷底釉及考登钢搪瓷底釉釉浆

技术领域：

本发明涉及一种搪瓷底釉及其釉浆，具体涉及一种考登钢搪瓷底釉及考登钢搪瓷底釉釉浆。

背景技术：

考登钢(Corten Steel)即高耐候结构钢，又称之为耐大气腐蚀钢。所谓考登钢就是在钢中加入少量的合金元素，如Cu、P、Cr、Ni等，使其在金属基体表面上形成保护层，进而提高钢材的耐候性能。

对于烟气加热器来讲，其工作原理简单的说就是传热元件吸收脏烟气的热量来加热脱硫塔排除的净烟气。由于在热交换的过程中，其温度正处在硫酸的露点之下，因此说烟气加热器的传热元件必须具有较高的抗腐蚀性。通常的做法是采用低碳钢或零碳钢进行表面涂耐酸搪瓷来解决这一问题，而一旦腐蚀到了金属表面就会急剧加速传热元件的腐蚀。采用考登钢进行表面涂耐酸搪瓷就会解决这个问题，从而提高烟气加热器传热元件的使用寿命。

(二)考登钢化学组成分析

目前国际搪瓷对钢板化学组成的要求见表1。

表1搪瓷用钢板化学组成要求(％)

元素	C	Si	S	P	Mn
						含量要求	≯0.12	≯0.04	≯0.04	≯0.04	0.3～0.5

从表1的数据可以看出，考登钢中的Si、P含量明显超出了搪瓷用钢板化学组成的要求。

1.考登钢Si含量超标对搪瓷的影响

Si含量超标对瓷层与金属之间的密着性能会造成不利的影响。据有关资料介绍，Si是一种活性元素，对钢能起到保护作用。钢板在受热时，钢中的Si会在表面上形成SiO2薄膜，进而阻碍了瓷釉对钢的润湿和渗透，使得瓷釉与金属的界面化学反应减弱，降低了瓷层与钢板表面的密着性能。对此笔者曾用锑钼底釉、镍底釉、普通工业底釉，按照正常工艺条件对考登钢进行密着性能的测试，测试的结果都是密着不良。此外，Si含量过多还会造成钢板在酸洗过程中钢板对氢气的吸附作用加速，使搪瓷产品易产生“鳞爆”问题。

2.考登钢P含量超标对搪瓷的影响

有关资料介绍，当钢板中P含量过多时，会使钢板极易出现偏析、夹杂增多，因此搪瓷用钢板要求P含量不能超出0.04％。同时也指出了凡是能与氢发生反应形成挥发性氢氧化物的元素对搪瓷都是不利的，应该严格控制，如Si、P、S等。

3.考登钢中Cu、Ni对搪瓷的影响

钢板中均匀分布的Cu对搪瓷来讲是有利的，它可以使钢的表面变得疏松，有利于搪瓷的密着性能。钢板中的Ni对搪瓷也是有利的，Ni可以增强搪瓷的密着性能，阻止在烧成过程中氢气的扩散，从而控制或减少“鳞爆”。

4.考登钢中的Cr对搪瓷的影响

考登钢中的Cr对钢板的耐候性能是极其有利的，但对搪瓷质量的影响颇大。钢板中Cr含量过高会造成制品在搪烧后出现“鳞爆”。有关资料介绍，当钢板中的Cr含量≯0.3％时，对搪瓷制品的质量无影响；当钢板中的Cr含量在0.3～0.5％时，需要延长底釉的烧成时间方能控制或减少“鳞爆”；当钢板中的Cr含量＞0.5％时，这种钢板就不能用于搪瓷生产了。因此在用考登钢进行涂搪瓷生产时，首先要检测钢板中的Cr含量是否在要求的范围内。

从上述分析可以得知，考登钢化学组成中有些元素的含量对搪瓷生产来讲是超标的，是不利于搪瓷制品质量的。能否克服这些不利的因素，这是考登钢能否可以进行表面涂搪瓷的关键，而克服这些不利因素的关键又在于确定一个适用的，且能保证搪瓷质量及理化性能的专用搪瓷底釉。

现有烟气加热器搪瓷传热元件是以低碳钢为基材的，由于该产品是在具有SO2气体，且湿度很大的恶劣环境中运行，因此产品要具有较强的抗腐蚀性能。目前国际上通用的方式就是在低碳钢表面涂耐酸搪瓷来达到防腐蚀的目的。而随着搪瓷层逐步被酸性气体的浸蚀，该传热元件在使用一定时间后就会露出低碳钢表面，而低碳钢的抗酸性气体的腐蚀性又是很差的，因此就会加速酸性气体对烟气加热器传热元件的浸蚀，从而大大缩短传热元件的使用寿命。

发明内容：

本发明的目的是提供一种考登钢搪瓷底釉及考登钢搪瓷底釉釉浆，能够改变考登钢搪瓷元件表面的物理性能，大大增加考登钢搪瓷元件的耐酸性、耐腐蚀性。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

考登钢搪瓷底釉，其组成包括：SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、B₂O₃、Li₂O、CaO、CoO、NiO、Fe₂O₃、MnO，其重量份数为：SiO₂57.80--59.30份、Al₂O₃2.06-2.70份、K₂O1.80-2.80份、Na₂O10.98-11.35份、B₂O₃12.76-16.05份、Li₂O2.80-4.00份、CaO3.80-4.80份、CoO0.60-1.50份、NiO1.401-2.00份、Fe₂O₃0.30-0.80份、MnO1.40-2.00份。

考登钢搪瓷底釉釉浆，其组成包括：上述考登钢搪瓷底釉、铝酸钠、粘土、氧化钴、防鳞爆剂、硼砂、亚硝、煅烧石英，其重量份数比为：考登钢搪瓷底釉100份、铝酸钠0.15-0.50份、粘土6--7份、氧化钴0.2-0.5份、防鳞爆剂0.5-1份、硼砂0.2-0.5份、亚硝0.1-0.5份、煅烧石英8--15份。

本发明的有益效果：

1.本发明的配方中加入了CoO，克服考登钢表面SiO₂薄膜的阻碍，确保密着性能。密着性能是搪瓷制品主要的理化性能指标。如果一种金属基体在一定的温度状态下不能与搪瓷底釉进行很好的反应形成中间层的话，那么就谈不上搪瓷的密着性能。而考登钢在加热过程中其表面形成的SiO₂薄膜又严重阻碍着瓷釉与金属之间中间层的生成。因此确定的考登钢搪瓷底釉必须能在烧成过程中首先破坏这个SiO₂保护膜，进而为瓷釉和金属表面中间层的形成提供保障。本发明选择的CoO是密着能力最强的金属氧化物。此外CoO还具有一个特性，那就是能在烧成过程中降低瓷釉熔体的表面张力，使瓷釉熔体能够强烈地浸润金属表面，促使瓷釉与金属中间层的生成，进而形成密着。同样作为密着剂的NiO、Sb₂O₃却不具备这一特性，它们略微降低熔体的表面张力。本发明选择CoO还能与钢板中的SiO₂反应生成CoSiO₄。因此首先确定考登钢底釉采用钴底釉，且采用熔加和磨加两种形式。磨加CoO的目的就是在高温状态下，使瓷粉中磨加的CoO充分地与考登钢表面的SiO₂薄膜充分反应生成CoSiO₄，从而破坏这层阻碍密着性能的保护层，然后由磨加的CoO和熔加的CoO继续与钢发生反应生成中间层，达到密着的目的。同时在这个过程中CoSiO₄会进一步地分析出能够强烈破坏钢板表面的低能氧，使钢板表面粗糙，进而促进密着的形成。

2.本发明的耐酸性能大大提高，考登钢表面涂耐酸瓷釉，按照美国ABB标准进行其耐酸性能的测试，即用1％硫酸溶液煮沸2h，试样单面浸失量不大于0.13mg/cm²，测试结果为0.044mg/cm²。现有的指标为0.05mg/cm²。

3.在考登钢底釉基础上涂耐酸面釉或其他面釉。烧成后的瓷面平整、光滑、细腻，无凹凸不平、无毛孔、无针孔，由于美国ABB标准及QB/T1855-93标准要求。

4.本发明生产的产品存放90天检验，无鳞爆、无脱瓷等质量问题。

具体实施方式：

实施例1：

考登钢搪瓷底釉，其组成包括：SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、B₂O₃、Li₂O、CaO、CoO、NiO、Fe₂O₃、MnO，其重量份数为：SiO₂58.62份、Al₂O₃2.16份、K₂O1.80份、Na₂O11.35份、B₂O₃14.45份、Li₂O3.35份、CaO4.08份、CoO0.82份、NiO1.51份、Fe₂O₃0.46份、MnO1.53份。

制作过程：

(1)将SiO₂58.62份、Al₂O₃2.16份、K₂O+Na₂O13.02份、B₂O₃14.45份、Li₂O3.35份、CaO4.08份、CoO0.82份、NiO1.51份、Fe₂O₃0.46份、MnO1.53份混合搅拌20分钟，均匀度90％以上；

(2)将步骤(1)所述产物在1250-1350℃下熔制2.5小时，拉丝检验光亮无气泡，拉丝允许2-3节结，然后进行水激，干燥即为考登钢搪瓷底釉。

实施例2：

考登钢搪瓷底釉釉浆，其组成包括：上述考登钢搪瓷底釉、铝酸钠、粘土、氧化钴、防鳞爆剂、硼砂、亚硝、煅烧石英，其重量分数比为：考登钢搪瓷底釉100份、铝酸钠0.25份、粘土6.5份、氧化钴0.4份、防鳞爆剂0.5份、硼砂0.4份、亚硝0.1份、煅烧石英3-5份。

制作过程：

将上述考登钢搪瓷底釉100份加入铝酸钠0.25份、粘土6.5份、氧化钴0.3份、防鳞爆剂0.8份、硼砂0.4份、亚硝0.1份、煅烧石英3-5份、水45份，研磨20小时，细度达到180目筛余1.5克，储存。

Claims

1.一种考登钢搪瓷底釉，其组成包括：SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、B₂O₃、Li₂O、CaO、CoO、NiO、Fe₂O₃、MnO，其特征是：其重量份数为：SiO₂57.80--59.30份、Al₂O₃2.06-2.70份、K₂O1.80-2.80份、Na₂O10.98-11.35份、B₂O₃12.76-16.05份、Li₂O2.80-4.00份、CaO3.80-4.80份、CoO0.60-1.50份、NiO1.401-2.00份、Fe₂O₃0.30-0.80份、MnO1.40-2.00份。

2.一种考登钢搪瓷底釉釉浆，其组成包括：上述考登钢搪瓷底釉、铝酸钠、粘土、氧化钴、防鳞爆剂、硼砂、亚硝、煅烧石英，其特征是：其重量份数比为：考登钢搪瓷底釉100份、铝酸钠0.15-0.50份、粘土6--7份、氧化钴0.2-0.5份、防鳞爆剂0.5-1份、硼砂0.2-0.5份、亚硝0.1-0.5份、煅烧石英8--15份。