CN1070827C - 一种用于电炉炼钢吹氧管外壁的高温陶瓷压涂涂料 - Google Patents

Abstract

本发明属于高温陶瓷压涂吹氧管涂料，用于电炉炼钢普通碳钢吹氧管外表面，是采用机械压涂方法将涂料压涂到吹氧管上，在500-600℃下烘烤固化，涂层厚度2-4mm，形成陶瓷涂层，具有一定强度和韧性，能抵抗搬运、冲击、挠曲，结合牢固。在电炉炼钢吹氧时，插入熔池内，比浸涂涂料普通碳钢吹氧管寿命提高3-5倍。

Description

一种用于电炉炼钢吹氧管外壁的高温陶瓷压涂涂料

本发明是冶金行业电炉炼钢吹氧管专用涂料，主要用于电炉炼钢吹氧管表面的陶瓷涂层，提高吹氧管的使用寿命。

吹氧管是电炉炼钢从炉门插入熔池吹氧的一种自耗式吹氧工具，在我国电炉和部分平炉炼钢等生产中得到广泛应用，吹氧管使用，条件十分苛刻，不仅要承受高温炉气的腐蚀，浸入熔池部分的管外壁承受钢液的强烈冲刷和钢碴的浸蚀，管体还要经受剧烈的机械振动和大幅度的温度剧变。通常吹氧管插入熔池的温度高达1600℃以上，采用普通碳钢吹氧管、烧损、熔化、氧化十分迅速，造成吹氧管大量消耗。

为了提高吹氧管的使用寿命，务必减少吹氧管的高温腐蚀速度，这样，吹氧管涂料层必须具有较高的高温强度和抗氧化性能等。同时，从工艺和工作性能上考虑，还必须具有好的形成涂层的能力，足够的使用强度，韧性、抗冲击，碰撞等，不掉皮。

目前，国内外大多采用液态涂料，采用浸涂的办法，在吹氧管的表面蘸一层涂料、烘干，形成0.8-1.0mm的涂层，专利96109105.3即公布了这样一种涂料，此种涂层薄，对提高吹氧管寿命有一定效果，但不显著，深层易剥落。

本发明的目的在于提供一种具有较高高温强度和良好的抗高温腐蚀且能明显提高吹氧管寿命的高温陶瓷压涂吹氧管涂料，这种涂料采用机械压涂方法形成涂层2-4mm，经烘烤固化，形成高温陶瓷涂层，并且有较好的韧性和抗冲击性能。

根据上述目的，本发明高温陶瓷压涂吹氧管涂料的具体配比(重量％)如下：

(1)0.100-0.224mm的粗镁砂粉40-60％，

(2)0.05-0.07mm的细镁砂粉15-30％，

(3)0.100-0.154mm的粘土9-20％，

(4)钠水玻璃5-10％，其中模数M=2.8-3.2，密度r=1.3-1.5，

(5)0.180-0.90mm的云母粉8-12％，

(6)烷基酚苯磺酸钠3-5％，

成份设计时，涂料中各组分及含量范围作了如下考虑。

镁砂粉的主要成份是氧化镁(MgO)，由菱镁矿石MgCO₃在高温(＞1450℃)下煅烧，再经破碎裂分选而获得的，纯氧化镁的熔点为2800℃，但于由于镁砂粉中含有Fe₂O₃、CaO及SiO₂等杂质，使其熔点低于2000℃，其比重为3.65，热膨胀率比石英小，但比其它耐火粉料都高，作为耐火粉料的镁砂粉化学成分应为：MgO≥80％,CaO≤5.5％,SiO₂≤6％，灼减≤0.8％，其作为主要耐火骨料，总含量应在55-90％。

采用两种不同粒度的镁砂粉可以形成级配效果，细颗粒镶嵌在粗颗粒中间，增加涂层致密度，减少涂层的孔隙率，提高涂层的强度。二者之间的配比为粗粉∶细粉=2-3。

粘土属铝-硅系耐火材料，是以Al₂O₃及SiO₂为主要组成的铝硅酸盐。其既可作为一种耐火材料，也作为一种高温粘结剂，提高涂层高温时的寿命，提高涂层的韧性，含量控制在9-20％。

水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的通称，选用钠水玻璃，除起到常温粘结作用外，还部分起到高温粘结剂的作用。为提高其粘结性，采用超声波处理，增加溶液的溶胶胶粒的分散和均匀性，降低其粘度和表面张力，提高其粘结强度20-30％。一般加入量≥5％，由于采用机械涂敷，加入量过多，涂料过稀，难于涂敷，所以，加入量≤10％。

云母粉化学结构式是H₂KAl₃(SiO₄)₃，熔点为750-1100℃，涂层涂敷后，在烘箱内烘烤到600-700℃，使云母粉处于溶熔状态，填充了由于水分蒸发和涂层膨胀而产生的空隙和裂纹，使涂层致密、强度高，加入量8-12％。

加入一定量的活性剂，提高涂层与吹氧管表面的亲和能力。本发明采用烷基苯磺酸钠助剂，共约3-5％。

本发明是按上述配方并按下列工艺进行配制。

涂料配制后以手捏成团为佳。涂敷时，首先将钢管表面的油脂、铁锈等用去油剂洗净，利用压涂机将涂料压涂到钢管的表面，形成2-4mm涂层，将带有涂层的吹氧管在长箱式烘炉内烘烤到600℃-700℃，保温2小时，冷却出炉，便得到合格的涂层吹氧管。

采有用高温陶瓷压涂吹氧管涂料制成的吹氧管的使用寿命比采用浸涂涂料(专利号96109105.3)的吹氧管提高3-5倍，且耐冲击，不易剥落、用于炼钢连续吹氧，提高吹氧效率，脱碳速度加快，冶炼时间缩短，电耗降低，易氧化合金元素的烧损减少，从而显著降低炼钢成本，改善炉前吹氧的操作强度，大量节约钢材。

实施例

根据本发明所述的涂料化学成分，配制3批涂料，3批涂料的具体化学成分见表1、然后将3批涂料分别是压涂在普通碳钢吹氧管的金属表面上，材质为A3钢，直径φ=10mm，长度L为6m，按表2的涂敷方法的工艺参数进行涂敷，将3种已经涂敷好涂料的成品吹氧管在江苏大众钢铁有限公司炼钢电炉上进行冶炼轴承钢试验，并同时观察使用过程中的涂层抗冲击性能和韧性，其性能列于表3。

为进行对比采用专利号为96109105.3的专利涂料，利用刷浸工艺方法制成涂层吹氧管，吹氧管的材质、尺寸相同，同样冶炼轴承钢，刷浸涂工艺参数及性能分别见表2和表3。

表1  实施例化学成分(重量％)

表2  实施例涂料涂敷工艺参数

表3  实施例及对比例涂层吹氧管使用寿命检测结果

Claims (3)

1、一种用于电炉炼钢吹氧管外壁的高温陶瓷压涂涂料，其特征在于按重量百分比计组成为：

(1)0.100-0.224mm的粗镁砂粉40-60％，

(2)0.05-0.07mm的细镁砂粉15-30％，

(3)0.100-0.154mm的粘土9-20％，

(4)钠水玻璃5-10％，其中模数M=2.8-3.2，密度r=1.3-1.5，

(5)0.180-0.90mm的云母粉8-12％，

(6)烷基酚苯磺酸钠3-5％。

2、如权利要求1所述的涂料，其特征在于作为耐火粉料的镁砂粉采用粒度粗细级配，粗粉与细粉重量比例为2-3。

3、如权利要求1所述的涂料，其特征在于所述粗、细镁砂粉要求化学成分(重量％)控制为：MgO≥80％,CaO≤5.5％,SiO₂≤6％，灼减≤0.8％。