CN105481386A - 一种碳质耐火材料抗氧化涂料 - Google Patents

一种碳质耐火材料抗氧化涂料 Download PDF

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韩君昌
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Abstract

本发明提供一种碳质耐火材料抗氧化涂料，采用石灰石粉、叶腊石粉、玻璃和金属氧化物做填料，以改性硅酸做结合剂，加入少量性能调节剂，不需专门烘烤，制作方法方便，成本低，抗氧化性能佳。

Description

一种碳质耐火材料抗氧化涂料
技术领域
本发明涉及一种抗氧化涂料，尤其涉及一种碳质耐火材料的抗氧化涂料。
背景技术
碳质耐火材料因其优良的抗渣性、热稳定性、高导热性等高温使用性能，主泛应用于钢铁冶金工艺过程中。但高温下氧化气氛中碳容易被氧化造成材料表面脱碳层气孔率增加和结构疏松，影响使用寿命。传统的方法是在材料基质中添加售价不菲的抗氧化剂如金属铝、镁等，但这种方法只能解决使用中的碳氧化问题而对暴露在空气中的如外表侧或预加热过程无效。以钢包常规的烘烤为例，含碳砖经烘烤后一般表面产生15mm以上的脱碳疏松层，脱碳层在盛钢后很快侵蚀掉，而砖正常的侵蚀速率是2～3mm/次，由此减少5次以上的寿命。
在碳质耐火材料表面涂上一层涂料，以防止氧的渗入而不产生脱碳疏松层，一般情况下能增加10％以上的使用寿命。现有的碳质耐火材料抗氧化涂料的原料需专门烧制，成本高。如专利CN1052878A公开的是一种采用TiO2，SiC，Si3N4为填料的高成本涂料。专利CN1066078A和CN1035121A公开的涂料都需对涂层先期80度～110度之间2～4小时烘烤产生强度和结合力，该涂料不适应冶金工业化的应用。而日本专利JP60108388A公开的涂料的则使用时需二次涂抹，存在着使用上不便的缺陷。
在现有的涂料中涂层形成釉层后，一般不能反复使用。而有的涂料则为浆状难以长时间保存。而有的涂料的粉料同结合剂必需专门的混碾机才能混匀，现场混合不便等缺陷。
发明内容
鉴于上述缺陷，本发明的目的在于提供一种成本低、使用方便、抗氧化效果佳的碳质耐火材料的抗氧化涂料。
1.一种碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，各组分及其重量百分比为：
硼硅玻璃粉25～65％
叶腊石粉10～40％
石灰石粉10～40％
氧化铝微粉3～5％
碳化硼1～5％
氢氧化钠0.5～1.5％
其中结合剂为：
钾水玻璃和钠水玻璃95～99％
液体酚醛树脂1～5％。
所述的钾水玻璃∶钠水玻璃＝2∶1～3∶1，粉料∶结合剂＝100∶120～130。
所述的硼硅玻璃粉中含Na2O的重量百分比为5～25％，含B2O3的重量百分比为10～55％及含SiO2的重量百分比为10～65％；
所述的石灰石粉中含SiO2的重量百分比为60～80％，含Al2O3的重量百分比为5～205％，含K2O的重量百分比为1～10％和含Na2O的重量百分比为1～10％；
所述的叶腊石粉中含SiO2的重量百分比为45～75％，含Al2O3的重量百分比为10～40％。
本发明涂料的配制方法：将结合剂混合并加入水制成溶液后逐渐加入粉料并搅拌均匀便制得本发明涂料。
本发明中硼硅玻璃粉作为中温下形成釉质层的主要原料成份，而叶腊石粉和石灰石粉主要是在800～1000度起到有效的耐火作用，防止涂料在此温度范围粘度过低而流淌。同样采用了氧化铝微粉在高温下调节涂料的稠度。碳化硼粉的主要作用是涂料与碳质耐火材料具有良好的化学相容性和机械相容性，700度以上又可氧化形成B2O3，不仅起到密封胶填充作用，也可调节涂料的粘性和流动性。
结合剂中钠玻璃是陶瓷涂料常用，但自凝速度较慢，易造成涂层开裂，采用钾玻璃复合，加以提高涂料对碳质制品的粘附力。液体酚醛树脂的加入可进一步改善水玻璃的结合性。
本发明采用石灰石粉、叶腊石粉、玻璃和金属氧化物做填料，以改性硅酸做结合剂，加入少量性能调节剂，不需专门烘烤，制作可方便，成本低。本发明的涂料，可用以防止碳质耐火材料在烘烤或使用中被氧化，适用温度范围宽，可以在650℃～1200℃范围内有效保护碳质耐火材料不被氧化。涂层高温下形成的特殊釉层热震性强、气密性好，可经历多次升降温循环不开裂。如将涂料中的填料和结合剂分开可无限期保存，使用时只需简单工具即可轻易将涂料混均，不需专门涂料混碾设备。涂料成品为泥浆状，可长时间保存，可直接一次涂刷或喷涂施工。
以镁碳砖试验为例，结果表明涂有本发明陶瓷涂料的样本经1000℃处理后，表面形成了一层0.2～0.3mm的致密釉质层，均匀牢固地覆盖在试样表面。试样切面表明无氧化脱碳现象。无涂料处理的对比试样同条件高温处理后产生17mm氧化层。
工业试验以钢包为例，钢包内衬结构为包壁熔池铝镁碳砖，渣线为镁碳砖，以纵轴为界对半个钢包内壁进行喷涂处理。经烘烤(1000℃×20h)后使用25炉共计3300min的盛钢时间，残砖厚度测量表明，处理砖比未处理砖残厚多10～15mm。即可延长钢包寿命3～5炉。
具体实施方式
按表1配制本发明各实施例。
配制方法：将结合剂混合并加约3％的水而成溶液，逐渐加入粉料并搅拌均匀。
实施例1：
一种碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，各组分及其重量百分比为：硼硅玻璃粉55％，叶腊石粉22％，石灰石粉13％，氧化铝微粉3.5％，碳化硼5％，氢氧化钠1.5％。
其中结合剂为：钾水玻璃和钠水玻璃97％，液体酚醛树脂3％。
上述硼硅玻璃粉含重量约30％的Na2O和12％的B2O3及54％的SiO2。
上述石灰石粉含有72％的SiO2，18％的Al2O3，6％的K2O和3％的Na2O。
上述腊石含有48％的SiO2，42％的Al2O3。
本发明涂料的配制方法：将结合剂混合并加入水制成溶液后逐渐加入粉料并搅拌均匀便制得本发明涂料。
实施例2
一种碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，各组分及其重量百分比为：硼硅玻璃粉45％，叶腊石粉25％，石灰石粉23％，氧化铝微粉2.5％，碳化硼4％，氢氧化钠1.5％。
其中结合剂为：钾水玻璃和钠水玻璃96％，液体酚醛树脂4％。
本发明涂料的配制方法：将结合剂混合并加入水制成溶液后逐渐加入粉料并搅拌均匀便制得本发明涂料。
上述硼硅玻璃粉含重量28％的Na2O和8％的B2O3及64％的SiO2。
上述石灰石粉含有62％的SiO2，20％的Al2O3，2％的K2O和10％的Na2O。
上述腊石含有75％的SiO2，20％的Al2O3。
实施例3：
一种碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，各组分及其重量百分比为：硼硅玻璃粉63％，叶腊石粉17％，石灰石粉12％，氧化铝微粉2.5％，碳化硼4％，氢氧化钠1.5％。
其中结合剂为：钾水玻璃和钠水玻璃95％，液体酚醛树脂5％。
上述硼硅玻璃粉含重量28％的Na2O和52％的B2O3及20％的SiO2。
上述石灰石粉含有65％的SiO2，18％的Al2O3，10％的K2O和7％的Na2O。
上述腊石含有70％的SiO2，26％的Al2O3。

Claims (3)

1.一种碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，各组分及其重量百分比为：
硼硅玻璃粉25～65％
叶腊石粉10～40％
石灰石粉10～40％
氧化铝微粉3～5％
碳化硼1～5％
氢氧化钠0.5～1.5％
其中结合剂为：
钾水玻璃和钠水玻璃95～99％
液体酚醛树脂1～5％。
2.如权利要求1所述的碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，所述的钾水玻璃∶钠水玻璃＝2∶1～3∶1，粉料∶结合剂＝100∶120～130。
3.如权利要求1所述的碳质耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，其中所述的硼硅玻璃粉中含Na2O的重量百分比为5～25％，含B2O3的重量百分比为10～55％及含SiO2的重量百分比为10～65％；所述的石灰石粉中含SiO2的重量百分比为60～80％，含Al2O3的重量百分比为5～205％，含K2O的重量百分比为1～10％和含Na2O的重量百分比为1～10％；所述的叶腊石粉中含SiO2的重量百分比为45～75％，含Al2O3的重量百分比为10～40％。
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