CN102180693A

CN102180693A - 具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料及其制备方法

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Publication number: CN102180693A
Application number: CN2011100605424A
Authority: CN
Inventors: 高庆昌; 芦凤岐; 张华�
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: CN102180693B

Abstract

一种具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料，所述涂料固体主要成分及其重量配比为：耐火粘土20～25%，硅微粉10～15%，棕刚玉10～15%，碳化硅8～10%，三氧化二铁3～5%，三氧化二铬2～3%，水解羧甲基纤维素3～5%，高模水玻璃30～35%，以上组分总重量为100%；辅料为水，水加入量应根据喷涂或涂刷的要求将涂料体积密度在1600～1800kg/m³范围内。本发明还同时公开了上述涂料的制备方法。

Description

具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钢坯防氧化和防脱碳涂料及其制备方法。

背景技术

在轧制前，钢坯需要在加热炉内加热，而在加热炉内的加热过程中，钢坯主要是以接收炉墙及火焰的辐射热为主，因此，钢坯表面对辐射热的吸收决定了钢坯的加热速度、质量及燃料的消耗，通过提高钢坯表面的热吸收率，能提高加热速度及加热质量，同时能减少能源消耗。由于钢坯在轧制前需要在高温炉窑内被加热到1200℃左右，由于炉内的氧化性气氛，高温下的钢坯极易氧化，氧化烧损率一般在1%左右，有的甚至大于1.5%。按2010年全国钢材产量6亿吨计，以1%的氧化烧损率计算，因氧化烧损全国损失的钢材量在600万吨，相当于一个中型钢厂的年产量。因此，减少钢坯在加热过程中的烧损势在必行。

另外，某些钢材在加工过程中对钢的脱碳要求非常严格，比如，我国高速铁路火车速度已经达到300～400公里/小时，甚至正在研究大于500公里/小时的高铁，其对钢轨的要求尤其是在加工过程中钢材脱碳率要求非常高，其脱碳率不能大于0.3%。钢坯在加热过程中的脱碳机理很复杂，主要是炉内的氧化性气氛、水汽、游离氢等。

减少氧化烧损及防止钢坯脱碳除了控制炉内气氛以外，最有效的方法是将钢坯与炉内气氛隔绝；但是，使用现有技术中的方法将钢坯与炉内高温气体隔绝势必影响钢坯的加热，因为无机耐火材料的导热系数远远小于金属材料的导热系数，为了弥补涂层给钢坯的加热带来的这一缺陷，除了涂层足够薄以外，还必须强化涂层对炉内高温烟气热量的吸收能力。

发明内容

根据现有技术中钢坯加热时所存在的问题，本发明提供了一种能在高温下与钢坯牢固结合又能强化钢坯加热的无机涂层，有效的防止了钢坯加热过程中造成的上述缺陷。一种具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料，其固体主要成分及其重量配比为：耐火粘土 20～25%，硅微粉10～15%，棕刚玉 10～15%，碳化硅8～10%，三氧化二铁3～5%，三氧化二铬2～3%，水解羧甲基纤维素（羧甲基纤维素含量35%）3～5%，高模水玻璃30～35%，以上组分总重量为100%；辅料为水，所述水的加入量应根据喷涂或涂刷的要求设定。

进一步，所述涂料的体积密度在1600～ 1800kg/m³范围内。

进一步，所述硅微粉的粒度为4000～5000目；耐火粘土的粒度为1000～3000目；棕刚玉、碳化硅、三氧化二铁、三氧化二铬的粒度为在400目左右。

一种具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料的制备方法，其特征为：包括以下步骤：

1）、将各组分按重量配比，耐火粘土 20～25%，硅微粉10～15%，棕刚玉 10～15%，碳化硅8～10%，三氧化二铁3～5%，三氧化二铬2～3%，水解羧甲基纤维素3～5%，高模水玻璃30～35%；以上组分总重量为100%；放入混料机内充分混合，搅拌均匀，形成混合物；

2）、将步骤1）中得到的混合物继续在混料机中搅拌，并在搅拌过程中向混合物内加入适量水，制成涂料。

进一步，在步骤2）中所述水加入量应根据喷涂或涂刷的要求确定。

进一步，步骤2）中的所述涂料体积密度在1600～ 1800kg/m³范围内。

本发明所公开的具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料应用范围及其广泛，可适用于各种钢坯，在钢坯加热前，使用涂覆或喷涂方式将本发明中所公开的涂料将钢坯表面覆盖，即可在加热过程中减少钢坯的高温氧化烧损，尤其适用于各种特殊用途的钢坯加热，除了能减少高温氧化烧损外，能降低钢坯在加热过程中的脱碳率，保证了特殊用途所需要的产品性能。

具体实施方式

本发明所提供了一种具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料，其固体成分主要包括按一定比例混合的耐火粘土、硅微粉、棕刚玉、碳化硅、三氧化二铁、三氧化二铬、悬浮剂、无机高温粘结剂等。各组分的重量配比为：耐火粘土 20～25%，硅微粉10～15%，棕刚玉 10～15%，碳化硅8～10%，三氧化二铁3～5%，三氧化二铬2～3%，悬浮剂3～5%，无机高温粘结剂30～35%，以上组分总重量为100%；辅料为水，水加入量应根据喷涂或涂刷的要求设定，通常将涂料体积密度控制在1600～ 1800kg/m³范围内。另外，对各个主要成分的颗粒度要求为：硅微粉的粒度要求在4000～5000目；耐火粘土的粒度要求在1000～3000目；棕刚玉、碳化硅、三氧化二铁、三氧化二铬要求在400目左右。

悬浮剂可选用水解羧甲基纤维素。无机高温粘结剂可选用高模水玻璃。

涂料成分中的三氧化二铬、碳化硅及三氧化二铁可起到提高涂层黑度的作用，使得涂层对热的吸收率能达到0.93左右。碳化硅又能同时起到缓氧作用，高温炉内的残氧在达到和金属表面接触之前先和上述材料进行氧化反应，使涂层具有双保险的作用。

使用时，使用专用喷枪、人工或机械涂刷将涂料涂覆在钢坯表面，在钢坯表面形成0.3～0.5㎜厚的涂层，然后再涂覆后的钢坯送入加热炉中进行加热。

具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料的制备步骤如下：

1、将各组分按重量配比，耐火粘土 20～25%，硅微粉10～15%，棕刚玉 10～15%，碳化硅8～10%，三氧化二铁3～5%，三氧化二铬2～3%，水解羧甲基纤维素3～5%，高模水玻璃30～35%；以上组分总重量为100%；放入混料机内充分混合，搅拌均匀，形成混合物，其中，硅微粉的粒度要求在4000～5000目；耐火粘土的粒度要求在1000～3000目；棕刚玉、碳化硅、三氧化二铁、三氧化二铬要求在400目左右。

2、将步骤1中得到的混合物继续在混料机中搅拌，并在搅拌过程中向混合物内加入适量水，制成涂料，水加入量应根据喷涂或涂刷的要求将涂料体积密度控制在1600～ 1800kg/m³范围内。

实施例：

称取2000目的耐火粘土22 Kg，4500目的硅微粉14Kg，400目的棕刚玉14Kg，400目的碳化硅8Kg ，400目的三氧化二铁4Kg ，400目的三氧化二铬3Kg ，充分混合均匀，然后加入32 Kg高模水玻璃，充分搅拌，搅拌的过程中加入水解羧甲基纤维素3Kg及适当的水，水的加入量可根据使用要求测试涂料的流动性或粘度来决定。用专用喷枪，喷涂于待加热的钢坯表面，形成一层厚度在0.3～0.5㎜厚的涂层。

实施例中的涂料的试制品在攀枝花钢铁公司轨梁厂试验应用，钢坯的氧化烧损减少70%左右，脱碳率降低70%，钢坯总脱碳率控制在0.3%以下，得到用户的认可。

本发明所公开的具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料具有以下特点：

1. 对1200℃～1400℃高温烟气有较高吸收率，并且不会对加热炉内高温烟气对钢坯的加热带来阻碍；

2. 组成涂料的各种组分在粒度上有一定的配比，大的颗粒之间的缝隙要有较小的颗粒去填充，小颗粒之间的缝隙有更小的颗粒去填充，细微的部分组成在高温下形成液相，填充了颗粒之间的空隙，以此类推，使用本发明中涂料所在钢坯表面形成的涂层具有良好的致密性，可将炉内高温气氛与钢坯表面完全隔绝开，避免炉内气氛对钢坯表面的氧化、脱碳等情况的发生。使涂层具有很好的致密性；

3. 涂层在高温下与金属表面具有较强的结合力，加热好的钢坯出炉后，涂层容易剥落；

4. 涂层具有较高的热吸收率，其热吸收了可达到0.93，在极大程度上增加了钢坯的吸热性能；

5. 悬浮性能好，储存时间长；

6. 制作工艺简单，成本低。

Claims

1.一种具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料，其特征为，所述涂料固体主要成分及其重量配比为：耐火粘土 20～25%，硅微粉10～15%，棕刚玉 10～15%，碳化硅8～10%，三氧化二铁3～5%，三氧化二铬2～3%，悬浮剂3～5%，无机高温粘结剂30～35%，以上组分总重量为100%；辅料为水，所述水的加入量应根据喷涂或涂刷的要求设定。

2.根据权利要求1中所述涂料，其特征为，所述涂料的体积密度在1600～ 1800kg/m³范围内。

3.根据权利要求1中所述涂料，其特征为，所述硅微粉的粒度为4000～5000目以下；耐火粘土的粒度为1000～3000目；棕刚玉、碳化硅、三氧化二铁、三氧化二铬的粒度为在400目以下。

4.一种具有高吸收率的钢坯防氧化及防脱碳涂料的制备方法，其特征为：包括以下步骤：

5.根据权利要求4中所述制备方法，其特征为，在步骤2）中所述水加入量应根据喷涂或涂刷的要求确定。

6.根据权利要求4中所述制备方法，其特征为，步骤2）中的所述涂料体积密度在1600～ 1800kg/m³范围内。

7.根据权利要求1中所述制备方法，其特征为，所述悬浮剂为水解羧甲基纤维素。

8.根据权利要求1中所述制备方法，其特征为，所述无机高温粘结剂为高模水玻璃。