CN102815951A

CN102815951A - 一种耐火耐蚀涂料

Info

Publication number: CN102815951A
Application number: CN2012102622310A
Authority: CN
Inventors: 杨建红; 包生重; 李致远; 李旺兴
Original assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Current assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: CN102815951B

Abstract

一种耐火耐蚀涂料，涉及一种等工业炉窑的内衬表面保护的不定型耐火耐蚀涂料。其特征在于该涂料是采用板状刚玉和镁铝尖晶石作细粉，煅烧а-Al₂O₃作微粉，用纯铝酸钙水泥作固化剂，用六偏磷酸钠做助烧剂，用磷酸或磷酸二氢铝溶液作为粘结剂，进行混配而成。本发明制备的耐火耐蚀涂料，能够抵抗较高浓度氟化物和氟化氢气氛的腐蚀，具有纯度高、热稳定能好、易实施、表面致密光滑、成本相对较低等优点。适用于有氟化物和氟化氢气氛的窑炉内衬表面，也适用于高温、低氧、强还原气氛的窑炉内衬表面。

Description

一种耐火耐蚀涂料

技术领域

一种耐火耐蚀涂料，涉及一种等工业炉窑的内衬表面保护的不定型耐火耐蚀涂料。

背景技术

耐火涂料常用于加热炉、均热炉、热电厂锅炉、金属热处理炉等工业炉窑的内衬表面，其主要目的是为了对内衬材料表面进行保护，减少火焰、高温气体直接对内衬材料的冲蚀，提高内衬材料的寿命。此外，白色光亮的耐火涂料还可以提高深色内衬材料的热辐射能力，提高热效率和炉内温度的均匀性。对于内衬有裂缝、掉块、脱落的窑炉，使用耐火涂料后可以使内衬更加密封、保温，降低窑炉的散热损失，提高加热速度和成品率，也增长了窑炉的大修周期，节约成本。因此，耐火涂料在窑炉行业，作为保护和节能材料，受到广泛的应用和推广。

某些特殊的窑炉，在铺设内衬材料时不仅需要考虑保温，还需要考虑腐蚀气氛对内衬的冲蚀，选择内衬材料就会有一定的困难。保温性能好的材料往往结构疏松、不致密、耐冲蚀性能差，而耐冲蚀性能好的材料往往比较致密，其导热性能好，不适宜做保温材料。或者需要用很厚才可以达到保温效果，受到窑炉空间的制约。此时，采用耐火耐蚀涂料是一个很好的选择。先用保温性能好的材料砌筑内衬，再用耐火耐蚀涂料在内衬内表面均匀的涂一层。既可以实现保温，又可以实现耐冲蚀。

铝电解行业中，铝液混合炉的炉顶，其面对的是从铝电解槽中抽出的高温铝水。对炉顶冲蚀的高温气体中含有电解质挥发物（氟化物）或氟化氢的含氟气氛。因此混合炉的炉顶较易损坏，需要定期的维修或更换。

申请号为200820303452.7的中国专利申请公开了，一种铝液混合炉。该专利的炉顶即采用保温材料和耐高温涂料相结合的方式。但该专利重点对炉顶的结构和便于维修和维护的特性进行了阐述，并没有对耐高温涂料进行说明，特别是耐高温涂料的成分和耐氟化物气氛的侵蚀性。

申请号为98101277.9的中国专利申请公开了，介绍了一种耐火涂料的制作方法。该专利介绍了耐火涂料的组成成分，该涂料可以用于金属部件、测温管等表面的保护，甚至还可以用于电炉炼钢石墨电极外表面的保护，能够有效的隔绝空气防氧化。但文中未说明其抵抗含有氟化物气氛性能。

申请号为90109811.6的中国专利申请公开了，一种高温耐火涂料。该专利中的涂料由三氧化二铝、三氧化二硼、三氧化二铁、二氧化锆、氧化钠、氧化钾、氧化硅以及PA-80胶液组成，适用于加热炉、均热炉、煅造炉、玻璃熔炉、退火炉、搪瓷烧成炉、金属热处理炉等工业窑炉，有较好的耐高温、保温、节能等优点，但并没有阐述其抗氟化氢气氛的腐蚀性。

申请号为200810105562.7的中国专利申请公开了，一种耐磨耐火涂料的制备方法。该专利中阐述：选用板状刚玉、棕刚玉、铝矾土熟料做骨料，选用板状刚玉粉、焦宝石粉、а—Al₂O₃微粉、陶瓷粉为细粉，选用浓度为42.5%的磷酸、固体铝酸二氢铝、粘土为粘结剂，选用电熔镁砂为固化剂，选用硼酸钠和六偏磷酸钠为助烧剂混配而成，主要用于循环流化床锅炉受热面金属管壁和耐火材料衬里的涂敷及维修，并未阐述其抗腐蚀性能，且由于该耐磨耐火涂料配方中中含有粘土，会带入较多的硅，从而大大减弱了对氟化物气氛的侵蚀。

申请号为200680040536.x的专利阐述了对塑料、铁路枕木等表面进行防火阻燃的涂料；申请号为96121431.7的中国专利阐述了一种能替代油漆的耐高温耐腐蚀涂料，用于金属管道外表面；200810037887.6的中国专利阐述了一种用于金属热处理时表面隔离保护的耐高温涂料，可以降低碳钢等金属热处理时表面的脱碳深度。

目前市面上耐火涂料也较多，按材质可分为刚玉质、铝硅质、硅质、镁质涂料等，其在耐酸碱、抗热震、保温等方面有各自的用途。但未见有能够抵抗含有较高浓度氟化物挥发份或氟化氢气氛侵蚀的产品。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种工艺简单、易实施、抗热震性能好、不易剥落、使用周期长、成本相对较低，且能够抵抗氟化物或氟化氢气氛侵蚀的耐火耐蚀涂料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种耐火耐蚀涂料，其特征在于该涂料是采用板状刚玉和镁铝尖晶石作细粉，煅烧а-Al₂O₃作微粉，用纯铝酸钙水泥作固化剂，用六偏磷酸钠做助烧剂，用磷酸或磷酸二氢铝溶液作为粘结剂，进行混配而成。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于该涂料的重量比成份中：粒径为0-0.045mm烧结板状刚玉细粉为30%~45%；粒径0-0.045mm镁铝尖晶石细粉2 %~5%；平均粒径小于30um的煅烧а-Al₂O₃微粉40%~50%；六偏磷酸钠0.1%~0.2%；纯铝酸钙水泥1%~2%；磷酸溶液或磷酸二氢铝溶液10%~25%。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的烧结板状刚玉的Al₂O₃含量≥99.4wt%。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的镁铝尖晶石细粉的Al₂O₃含量≥74wt%。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的煅烧а-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥99.5wt%。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥70wt%。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于磷酸溶液浓度为25%~60%。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于耐火耐蚀涂料中二氧化硅含量小于0.05 wt %，氧化铁含量小于0.05 wt %，氧化钙含量小于0.6 wt %。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于其耐火耐蚀涂料中的固体粉料预先混配后，再与磷酸溶液或磷酸二氢铝溶液进行混配。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于其耐火耐蚀涂料使用时，加入Ca含量<0.015wt%的水调和，水温大于5℃，施工温度大于5℃，施工后48小时内不得淋水。

本发明的一种耐火耐蚀涂料，与普通耐火涂料相比，具有纯度高、耐腐蚀性好，能够抵抗高温、高氧化、较高浓度氟化物或氟化氢气氛的侵蚀；二氧化硅和氧化铁含量低，能够在高温、低氧、强还原气氛下使用；抗热震性能好，不剥落，表面致密光滑，能够有效的降低窑炉内衬保温材料的表面气孔率等优点。

具体实施方式

一种耐火耐蚀涂料，选用板状刚玉和镁铝尖晶石作细粉，选用不同粒度分布的煅烧а-Al₂O₃作微粉，用纯铝酸钙水泥作固化剂，用六偏磷酸钠做助烧剂，选用磷酸和磷酸二氢铝溶液作为粘结剂，将各物料按一定比例进行混配而成。

各种物料按照以下重量比例配置：

烧结板状刚玉细粉粒径0mm-0.045mm 30~45%；

镁铝尖晶石细粉粒径0mm-0.045mm 2~5%；

煅烧а-Al₂O₃微粉（平均粒径小于30um） 40~50%；

六偏磷酸钠 0.1~0.2%；

纯铝酸钙水泥 1~2%；

磷酸或磷酸二氢铝溶液 10~25%；

其中烧结板状刚玉的Al₂O₃含量≥99.4wt%，镁铝尖晶石细粉的Al₂O₃含量≥74wt%，煅烧氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥99.5wt%，纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥70wt%，磷酸浓度为25%~60%，磷酸二氢铝为液态。

本发明耐火耐蚀涂料，二氧化硅含量小于0.05 wt %，氧化铁含量小于0.05 wt %，氧化钙含量小于0.6 wt %。

本发明中固体粉料要预先混配，并采用防潮塑料袋盛放，液体磷酸和磷酸二氢铝溶液需要单独存放，使用时再与粉料进行混配。现场施工时可根据需要加干净的自来水或纯净水（Ca含量<0.015wt%）调和，水温大于5℃。施工现场的环境温度大于5℃，施工后48小时内不得淋水。

实施例1

各物料按如下重量比例配置。其中烧结板状刚玉的Al₂O₃含量99.5wt%，煅烧氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥99.6wt%，纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量73wt%，磷酸为85%浓磷酸勾兑成30%的磷酸溶液。

烧结板状刚玉细粉粒径0mm-0.045mm 30%；

镁铝尖晶石细粉粒径0mm-0.045mm 5%；

煅烧а-Al₂O₃微粉（平均粒径小于30um） 40%；

六偏磷酸钠 0.15%；

纯铝酸钙水泥 2%；

磷酸溶液（30%） 22.85%；

本实例先将烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、煅烧а-Al₂O₃微粉、六偏磷酸钠、纯铝酸钙水泥在混料机中预混3~5分钟，然后添加浓度为30%的磷酸溶液继续搅拌至均匀混合。配置好的耐火耐蚀涂料，在高铝浇注料预制的平板表面进行涂抹，厚度小于1mm。结果显示：涂料粘附性好，易抹平，凝固后表面平滑光亮，不开裂。

实施例2

各物料按如下重量比例配置。其中烧结板状刚玉的Al₂O₃含量99.5wt%，煅烧氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥99.6wt%，纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量73wt%，磷酸为85%浓磷酸勾兑成40%的磷酸溶液。

烧结板状刚玉细粉粒径0mm-0.045mm 36%；

镁铝尖晶石细粉粒径0mm-0.045mm 3%；

煅烧а-Al₂O₃微粉（平均粒径小于30um） 43%；

六偏磷酸钠 0.15%；

纯铝酸钙水泥 1%；

磷酸溶液（40%） 16.85%；

本实例先将烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、煅烧а-Al₂O₃微粉、六偏磷酸钠、纯铝酸钙水泥在混料机中预混3~5分钟，然后添加浓度为40%的磷酸溶液继续搅拌至均匀混合。配置好的耐火耐蚀涂料，在掺有氧化铝空心球的刚玉砖表面进行涂抹，厚度小于1mm。结果显示：涂料粘附性好，易抹平，凝固后表面平滑光亮，不开裂。

实施例3

烧结板状刚玉细粉粒径0mm-0.045mm 45%；

镁铝尖晶石细粉粒径0mm-0.045mm 2%；

煅烧а-Al₂O₃微粉（平均粒径小于30um） 40%；

六偏磷酸钠 0.15%；

纯铝酸钙水泥 2%；

磷酸溶液（60%） 10.85%；

实施例4

各物料按如下重量比例配置。其中烧结板状刚玉的Al₂O₃含量99.5wt%，煅烧氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥99.6wt%，纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量73wt%，磷酸二氢铝溶液为工业纯液体。

烧结板状刚玉细粉粒径0mm-0.045mm 35%；

镁铝尖晶石细粉粒径0mm-0.045mm 3%；

煅烧а-Al₂O₃微粉（平均粒径小于30um） 50%；

六偏磷酸钠 0.15%；

纯铝酸钙水泥 1%；

磷酸二氢铝（溶液） 10.85%；

本实例先将烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、煅烧а-Al₂O₃微粉、六偏磷酸钠、纯铝酸钙水泥在混料机中预混3~5分钟，然后添加液体磷酸二氢铝溶液继续搅拌至均匀混合，再添加干净的自来水，调制成细腻的膏状。配置好的耐火耐蚀涂料，在掺有氧化铝空心球的刚玉砖表面进行涂抹，厚度小于1mm。结果显示：涂料粘附性好，易抹平，凝固后表面平滑光亮，不开裂。

本具体实例1-3的涂料均在40mm×40mm×160mm的立方体块表面进行了涂抹，平均厚度小于1.5mm。立方体材质为低密度刚玉砖（掺有氧化铝空心球，表面气孔率45%左右）。在涂层凝固48小时后，进行110℃×4h烘干，然后烧至800℃，涂层无脱落，无裂纹，表面气孔率降低至15%以下。800℃循环空冷30次以上无脱落。在有高浓度氟化物和氟化氢气氛的试验炉（铝电解试验槽）中800℃烘烤24小时，涂层无裂纹，无脱落。

Claims

1.一种耐火耐蚀涂料，其特征在于该涂料是采用板状刚玉和镁铝尖晶石作细粉，煅烧а-Al₂O₃作微粉，用纯铝酸钙水泥作固化剂，用六偏磷酸钠做助烧剂，用磷酸或磷酸二氢铝溶液作为粘结剂，进行混配而成。

2.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于该涂料的重量比成份中包括：30%~45%的粒径为0-0.045mm烧结板状刚玉细粉；2 %~5%的粒径0-0.045mm镁铝尖晶石细粉；40%~50%的平均粒径小于30um的煅烧а-Al₂O₃微粉；0.1%~0.2%的六偏磷酸钠；1%~2%的纯铝酸钙水泥；10%~25%的磷酸溶液或磷酸二氢铝溶液。

3.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的烧结板状刚玉的Al₂O₃含量≥99.4%。

4.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的镁铝尖晶石细粉的Al₂O₃含量≥74wt%。

5.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的煅烧а-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥99.5wt%。

6.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于所述的纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥70wt%。

7.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于磷酸溶液浓度为25%~60%。

8.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于耐火耐蚀涂料中二氧化硅含量小于0.05 wt %，氧化铁含量小于0.05 wt %，氧化钙含量小于0.6 wt %。

9.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于其耐火耐蚀涂料中的固体粉料预先混配后，再与磷酸溶液或磷酸二氢铝溶液进行混配。

10.根据权利要求1所述的一种耐火耐蚀涂料，其特征在于其耐火耐蚀涂料使用时，加入Ca含量<0.015wt%的水调和，水温大于5℃，施工温度大于5℃，施工后48小时内不得淋水。