CN1031388A

CN1031388A - 散状长效高温节能涂料

Info

Publication number: CN1031388A
Application number: CN 87105644
Authority: CN
Inventors: 吕兆斌; 王琼; 姜梅; 王一品
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-20
Filing date: 1987-08-20
Publication date: 1989-03-01

Abstract

本发明为一种散状长效高温节能涂料，属于耐火材料技术领域和不定形耐火材料技术范畴，用于工业炉窑的节能。本发明由固体的铬铁矿、氟化钙(或碳酸钙)、磷酸的钠盐和水溶性偏硅酸钠细粉组成。该涂料能耐1770℃以上的高温，粘附力强，使用寿命长，热辐射系数大，节能效果好。各成分的重量百分比为：铬铁矿65～85％，氟化钙(或碳酸钙)1～8％，磷酸的钠盐5～15％，水溶性偏硅酸钠5～15％。

Description

本发明属于耐火材料技术和不定形耐火材料技术范畴，用于工业炉窑的节能。

现在，为了节约能耗，在工业炉窑上都采用节能措施：

1.对于温度高于1300℃的工业炉窑，可采用硅酸铝质耐火纤维毡粘附在炉窑接触火焰的内表面上，达到节能的目的（硅酸铝质耐火纤维毡使用湿度长期不能超过1300℃）。

2.对于温度高于1300℃的工业炉窑，现在都是采用高温节能涂料，将高温节能涂料涂刷在工业炉窑接触的内表面上，利用高温涂料具有在高温热辐射系数大的原理;在高温时可将炉窑内的辐射热量反射回去和反射到被加热的物体表面上，使被加热物体温升快、加热均匀，时间短，同时能减少炉窑向外部散失热量，从而达到节约能耗的目的。

但是，目前使用的高温节能涂料，使用寿命短，一般使用寿命仅2-3个月，涂层就从炉窑接触火焰的内表面脱落下来，使炉窑表面失掉涂料层。工业炉窑如：轧钢加热炉、均热炉，锻造炉等，温度高于1300℃，小修周期都在6个月以上，有的长达一年以上，而现在使用的涂料寿命为2-3个月，仅是工业炉窑小修周期的2/1～4/1，因此，不能起到有效的节能作用，这是现在使用的高温节能涂料的最主要缺点。造成这一缺点的主要原因是使用的粘合剂不合理，所选用的是磷酸的铝盐（如磷酸二氢铝AL（H₂PO₄）₃、磷酸-氢铝AL₂（HPO₄）₃·nH₂O、磷酸铝（ALPO₄）做粘合剂，这些磷酸的铝盐在高温（温度高于1000℃）时，都要转变成ALPO₄，而且放出大量的P₂O₅↑，ALPO₄在不同温度下产生相变，在900℃左右出现鳞石英型ALPO₄，而在1000℃后转变成方石英型ALPO₄，当温度超过1300℃时，方石英型ALPO₄分解为AL₂O₃和P₂O₅↑升华。4ALPO_{4＞1300℃开始}2AL₂O₃+2P₂O₅↑，所以当温度超过1300℃时，因ALPO₄的分解和有大量的P₂O₅↑生华，粘合剂遭到破坏而失去粘合作用，使结构疏松、涂层脱落，这是现在使用的涂料寿命短的根本原因。

在日本专利说明书1503187中描述的水玻璃化合物，这种水玻璃化合物加入无机磷酸盐固体粉末做硬化剂，这种固体粉末是由二氧化硅加入亚磷酸或磷酸酐或磷酸盐相混合，将混合物干燥后经高温烧成，形成多磷酸硅（SiO₂·XMOn/₂·0.1～0.7P₂O₅），将多磷酸硅磨成细粉，加入到水玻璃溶液中做硬化剂，使水玻璃溶液在加入多磷酸硅后逐渐析出P₂O₅，借析出的P₂O₅来增加涂料的粘附能力，这种水玻璃会合物做粘合剂，只适用于在常温下或较低温度（温度低于1000℃）且短时间使用，而不能在高温下（温度高于1000℃）长期使用，当温度超过1000℃时，P₂O₅要大量生华，使其失去粘含强度，所以这种水玻璃化合物不能在高温下长期使用，因此，不能做高温粘合剂。在日本专利说明书48-59683中描述的无机质涂料组成物也是在水玻璃溶液中加入硬化剂，这种无机质涂料是用在建筑涂刷建筑物的，只在常温下使用，而不能在高温下使用。

本发明的目的是为了提供在温度高于1300℃的高温下长期使用不失去粘合能力的一种散状长效高温节能涂料。

本发明的高温节能涂料粘合剂是采用磷酸的钠盐：如磷酸二氢钠（NaH₂PO₄·H₂O）、磷酸一氢钠（Na₂HPO₄·12H₂O）、正磷酸钠（Na₃PO₄·10H₂O）、偏磷酸钠（NaPO₃）、六偏磷酸钠（NaPO₃）₆等固体与水溶性固体偏硅酸钠（Na₂SiO₃，模数2.0～2.6），加入氟化钙或碳酸钙为补强剂，制成复合固体散状高温粘合剂。

偏硅酸钠是一种低温型粘合剂，在100～1000℃之间具有较好的粘合能力，当温度高于1000℃时粘合能力显著下降。为了提高高温时的粘合能力，本发明采用了磷酸的钠盐与偏硅酸钠制成复合粘合剂，并加入一定数量的氟化钙（或碳酸钙）为补强剂，来增加高温时的粘合能力和提高热稳定性和化学稳定性，加入的氟化钙（CaF₂）在1000℃左右分解后生成活性CaO，氟随废气逸出。当炉内温度在800℃左右时，磷酸的钠盐和偏硅酸钠与原料中少量的CaO开始生成磷酸二钙钠（Na₂.2CaO.P₂O₅），当炉窑内温度高于1000℃以后，在加入的CaF₂（或碳酸钙）的参与下，碳酸的钠盐和偏硅酸钠与CaF₂（或碳酸钙）分解后生成的活性CaO共用发生化学反应，生成磷酸二钙钠化合物（Na₂.2CaO.P₂O₅）试验室工作证明，磷酸二钙钠是一种化学稳定性好，热稳定性高，耐火度高（耐火度为1830℃）的化学物，它从800～1800℃之间不分解，因此，磷酸二钠钙是一种非常稳定的耐高温化合物，所以，用磷酸的钠盐与偏硅酸钠和氟化钙（或碳酸钙）配制的复合粘合剂是一种长效高温粘合剂。

目前使用的高温节能涂料除选用粘合剂不合理之外，所选用的原料也有缺点：选用碳化硅，而碳化硅在还原气氛下温度低于2000℃不分解，而工业炉窑都是氧化性气氛，SiC在氧化气氛下于1000℃开始氧化，在1350℃，氧化显著，在1300～1500℃之间氧化后形成SiO₂，因此，高温热辐射系数下降（因为SiO₂的热辐射系数＜0.4）。

为了克服现在碳化硅涂料的缺点，本发明选用天然铬铁矿（三氧化二铬Cr₂O₃＞35%）作涂料原料，熔点大于1800℃，是一种中性耐火材料，高温热辐射系数大在0.9～0.94之间，铬铁矿在高温不分解，化学稳定性强、热稳定性好，因此，用铬铁矿代替SiC是一种理想的节能涂料原料。

本发明的散状长效节能涂料的制备工艺过程：

1.原料的制备：将天然铬铁矿（Cr₂O₃＞35%）用水洗，除去表面杂质，然后干燥，将干燥后的铬铁矿用颚式破碎机破碎成小于20毫米的颗粒，然后用对辊粉碎机将20毫米的铬铁矿再进行细粉碎，进行筛分，筛网孔径为2毫米，使筛下料全部小于2毫米，装袋备用。

2.补强剂的制备：将氟化钙（或碳酸钙）用颚式破碎机破碎成小于20毫米的颗粒，然后对辊粉碎机细粉碎，用2毫米筛网过筛，使其全部小于2毫米，装袋备用。

3.固体或粉状的磷酸的钠盐

4.水溶性固体偏硅酸钠（模数2.0～2.6）

5.散状长效高温节能涂料的配比：

（1）取铬铁矿（Cr₂O₃＞35%）细粉（粒度＜2毫米）

65～85%（重量百分比）

（2）取氟化钙（或碳酸钙）细粉（粒度＜2毫米）

1～8%（重量百分比）

（3）取磷酸的钠盐（固体粉状）

5～15%（重量百分比）

（4）取水溶性偏硅酸钠（固体粉状）

5～15%（重量百分比）

将上述四种物质按重量百分比称取后，放入振动磨（或球磨机，棒磨机）中进行共同细磨，使其粒度小于250目（＜0.061毫米），取出装入袋中备用。

6.使用时的调制：

在使用散状长效高温节能涂料时，要加入一定数量的水，调制成糊状，然后才能进行涂刷，其配比为：

散状长效高温节能涂料粉：＝55～65%∶35～45%

（重量百分比）

本发明散状长效高温节能涂料的最佳配方为：

1.取铬铁矿（Cr₂O₃＞47%细粉（粒度＜2毫米）

70～75%（重量百分比）

2.取氟化钙（或碳酸钙）细粉（粒度＜2毫米）

2～6%（重量百分比）

3.取六偏磷酸钠（固体）细粉 9～12%（重量百分比）

4.取水溶性固体偏硅酸钠细粉 10～15%（重量百分比）

本发明的散状长效高温节能涂料具有耐火度高（＞1770℃），粘附力强（经1350℃烧后抗折强度大于3.0N/mm²），使用寿命长（可达一年左右，比现在使用的碳化硅涂料使用寿命提高4～6倍），热辐射系数大（0.92～0.94），节能效果好（可节约能耗5～25%）等特点，是一种理想的高温节能涂料。

页行补正前补正后

1 4 对于温度高于对于温度低于

说1 6 使用湿度长期使用温度长期

明1 17 小修周期的2/1～4/1，小修周期的1/2～1/4，

书2 9 P₂O₅生华 P₂O₅升华

3 18 钙钠（Na₂·2CaO·P₂O₅）钙钠（Na₂O·2CaO·P₂O₅）

Claims

1、一种散状高温节能涂料，其特征在于所说的涂料由固体粉状的铬铁矿，氟化钙、磷酸的钠盐和模数为2.0～2.6的水溶性偏硅酸钠组成，其中铬铁矿和氟化钙为粒度小于2毫米的细粉，铬铁矿含有35%(重量%)以上的三氧化二铬，各成分的重量百分比如下：铬铁矿65～85%，氟化钙1～8%，磷酸的钠盐5～15%，水溶性硅酸钠5～15%。

2、如权利要求1所述的散状高温节能涂料，其特征在于所说的涂料的各成分的重量百分比为：铬铁矿细粉70～75%，氟化钙细粉2～6%，六偏磷酸钠细粉9～12%，水溶性偏硅酸钠细粉10～15%。

3、如权利要求1、2所述的散状高温节能涂料，其特征在于所说的涂料的制备工艺为：将铬铁矿水洗去除表面杂质，然后干燥，将干燥后的铬铁矿破碎成小于20毫米的颗粒，然后再进行细粉碎，用2毫米筛网过筛，将氟化钙也破碎成小于20毫米的颗粒，再进行细粉碎，用2毫米筛网过筛，然后将粒度小于2毫米的上述铬铁矿和氟化钙的细粉同磷酸的钠盐（或六偏磷酸钠）及水溶性偏硅酸钠细粉按其比例称取后，放入振动磨中一起共同细磨成粒度小于250目的粉末。

4、如权利要求1、2所述的散状高温节能涂料，其特征在于所说的氟化钙为碳酸钙。

5、如权利要求3所述的散状高温节能涂料，其特征在于所说的氟化钙为碳酸钙。