CN108300102B

CN108300102B - 一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料及其喷涂方法

Info

Publication number: CN108300102B
Application number: CN201710643780.5A
Authority: CN
Inventors: 吴永来; 王家军; 黄占君
Original assignee: Jiangxi Tianqi New Materials Group Co ltd
Current assignee: Jiangxi Tianqi New Materials Group Co ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: CN108300102A

Abstract

一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料及其喷涂方法，所述涂料均匀涂抹在钒氮合金生球的表面，涂料由防粘剂和有机溶剂混合制成，防粘剂由按质量百分比计包括100~200目的粉状碳化稻壳60~80wt%、200~300目的粉状碳化稻壳20~40wt%；有机溶剂的组份包括液态酚醛树脂和纯酒精，液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比为：70~90 wt%：10~30 wt%。从根本上解决了长期困扰生产技术人员的钒氮合金成品球粘结问题。由于本发明所采用的原料易得，方法简单，因而生产成本极低，省去了钒氮合金成品球的破碎工序，没有粉料，收得率提高，钒氮合金成品球保持原形状。

Description

一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料及其喷涂方法

技术领域

本发明涉及钒氮合金生产技术领域，尤其涉及一种生产钒氮合金时阻止成品球粘结的涂料。

背景技术

从20世纪60年代开始发展起来的Ti、V、Nb微合金化技术，以其显著的技术经济优势在世界范围内获得了广泛应用。钒在高强低合金钢中的应用是基于生成的碳化钒或氮化钒沉淀来钉扎位错及晶界，阻碍位错和晶界迁移，提高钢的强度。钢中增氮可以强化碳氮化钒的析出，并改变钒的相间分布，充分发挥了钒的沉淀强化作用，同时氮在钢中还具有细化晶粒的作用，钒氮微合金化技术通过充分利用廉价的氮元素，优化了钒的析出，从而更好地发挥了细晶强化和沉淀强化的作用。采用钒氮微合金化，在低钒含量下获得了高强度，明显节约钒的用量，降低钢材成本。在达到相同强度下，添加钒氮合金较添加钒可节约钒30％～40％。随着国家强制要求建筑用钢筋强度必须达HRB400以上，钒氮合金市场需求量出现快速增长。

目前常用生产钒氮合金的工艺是：采用高压制球机将V₂O₅或V₂O₃与碳粉和催化剂等原料混均制成钒氮合金生球后，将钒氮合金生球放入石墨质烧结匣钵中，随后匣体送到充满氮气的隧道窑或者推板窑中，按温度曲线进行高温烧结，冷却后得到钒氮合金成品球。

一直困扰生产技术人员的难题之一是：烧结好的钒氮合金成品球粘结在一起，只能用破碎或锤砸将其折开再包装，这会带来以下问题：【1】用破碎或锤砸拆开粘结的球体是一个烦重的体力活，增加劳动成本；【2】用破碎或锤砸拆开粘结的球体会使大量的好球被砸破，产生碎屑，导致收得率降低；【3】用破碎或锤砸拆开粘结的球体会产生含钒粉尘，有毒性，劳动环境恶劣。

导致钒氮合金成品球粘结的原因是：烧结用的隧道窑或者推板窑一般分烘干段、中温段、高温段和冷却段，其中高温段的烧结温度一般在1500℃~1600℃，经过高温烧结后，钒氮合金生球经过碳还原V₂O₅或V₂O₃，再由氮置换VC生成VN，在此过程中，由于V₂O₅的熔点只有690℃，再加上催化剂的作用，会产生部分液相和固溶体，这就使烧结后的钒氮合金成品球体粘结在一起。

以前，技术工作者也一直致力于解决这个问题，中国专利CN 205164892U 公开了一种用于钒氮合金成品分离破碎装置，采用三级机械破碎筛分装置，将钒氮合金成品球拆开包装。该方法只是用机械代替了人工，没有解决收复率低，环境恶劣等问题。东北大学博士学位论文“高密度钒氮微合金添加剂制备研究”公开了在常压氮气环境下碳热还原生产钒氮合金的热力学和动力学条件，并对固相、液相反应粘结机理和过程作了详细研究，但也没提出防止和解决钒氮合金成品球粘结问题的方法。

中国专利CN102140587B公开了一种氮化钒生产过程中防粘结增氮的方法，属于氮化钒合金生产技术领域。技术方案是在氮化钒生料球入炉烧制前对生料球进行预处理，将生料球放入石墨粉内，采用表面粘裹石墨粉的预处理方式，以石墨粉为防粘结材料，然后将粘匀石墨粉的生料球放入反应炉内进行烧制。正如该发明所说，窑内残余氧将把石墨粉消耗完，球体之间失去隔离层，在重力的作用下，氮化钒生料球将接触到一起，在高温段生成的液态固溶体将会把氮化钒合金粘接到一起，不能从根本上解决氮化钒合金球的粘接问题。

综上所述，到本专利申请时为止，各类公开文献都没有公开一种有效的防止和解决钒氮合金成品球粘结问题的方法，而钒氮合金成品球粘结问题一直是困扰生产技术人员的主要难题之一，解决此难题迫在眉睫。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种预防和阻止钒氮合金成品球粘结的涂料及其制备方法，并在此基础上提供了具体的使用方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料，所述涂料均匀涂抹在钒氮合金生球的表面，涂料由防粘剂和有机溶剂混合制成，其特征在于防粘剂由按质量百分比计包括100~200目的粉状碳化稻壳60~80wt%、200~300目的粉状碳化稻壳20~40wt%；

有机溶剂的组份包括液态酚醛树脂和纯酒精，液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比为：70~90 wt%：10~30 wt%。

作为优选，碳化稻壳理化指标按重量百分比为C≥40wt%，SiO₂≥45wt%，余量为挥发份和杂质，比重≤0.25g/cm³。

本发明的技术关键是发现并采用粉状碳化稻壳作为防粘剂的主体成分。碳化稻壳是指稻壳经过加热至其着火点温度以下，使其不充分燃烧而形成的碳化物质，市场上有售。其具有体轻，导热性低的特性，在工业生产上可用作钢、铁等生产的保温隔热材料。研究表明，其基本粒子的平均粒径约为50nm, 比表面积大于300ｍ^２／g。

本发明研究发现，粉状碳化稻壳粘附在钒氮合金生球的表面，钒氮合金生球装在石墨质匣体中，在隧道窑或者推板窑中静态高温烧结条件下，1600℃时还能保持完好的微孔网状结构，这种微孔网状结构使钒氮合金球体之间始终保持一层隔离层，因而不会粘结在一起。这种微孔网状结构还增加了烧结炉内的氮气渗透面积，提高了反应效率。这种微孔网状结构脆弱，烧结完冷却后，在卸除成品钒氮合金球的动态过程中，这种微孔网状结构立即崩塌，变为微粉而被筛除。粉状碳化稻壳中含40%以上的碳，这种碳既消耗了窑炉中残余氧，又参与碳化还原反应。上述结果表明，本发明方法既不影响钒氮合金成品球的整体性，又不增加成品中杂质，完美地解决了钒氮合金球体粘结问题。

本发明将粉状碳化稻壳的粒度按质量百分比计分为100~200目60~80wt%， 200~300目20~40wt%。本发明研究发现，大于100目的粉状碳化稻壳不容易粘附在钒氮合金生球的表面，即使粘附上，在装运过程中也容易脱落；≤300目的粉状碳化稻壳的微孔网状结构被破坏了，起不到防粘结的效果。用不同粒度的粉状碳化稻壳进行混合，粘附效果更好。

在本发明过程中曾试用各种不同的耐火小颗粒原料作为防粘剂原料，比如：石英砂、刚玉砂、电熔镁砂、铬矿砂等等，实验结果都不理想。主要存在以下问题：【1】这些耐火小颗粒原料粘涂在钒氮合金生球的表面，高温烧结时，其本身导热性能好，球体间的液相会连同这些耐火小颗粒原料一起烧结，无法解决球体粘结问题；【2】烧结完成后，这些耐火小颗粒原料粘在钒氮合金成品球的表面，无法去除，形成夹杂，用户不能接受；【3】虽然石英砂和碳化稻壳的主体成分同样都是SiO₂，但因石英砂没有碳化稻壳那样的微孔纤维结构，达不到碳化稻壳那样的防粘结效果。

本发明所述有机溶剂经综合选择和测试，由液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比计的比例70~90 wt%：10~30 wt%组成。在本发明过程中曾试用各种不同的树脂、甲醇和水玻璃等溶剂和粘结剂，试用结果都不理想。液态酚醛树脂有很好的耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和稳定性。纯酒精是调节液态酚醛树脂的粘度，在涂料粘在钒氮合金成品生球的表面后，其中的酒精很快就挥发完毕。试图简单以其它有机溶剂或粘结剂作为替代改变不了本发明的实质。

为实现本发明目的，一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料喷涂方法，其特征在于包括以下步骤：在钒氮合金生球的运输带上方延输送方向每间隔20~30cm安装一只喷嘴，共安装三只即可，保证钒氮合金生球在运输带上翻动时，球的正反各面都能粘上有机溶剂；喷嘴的喷射角度正好覆盖钒氮合金生球的宽度，将调配好的有机溶剂通过喷嘴均匀喷射到钒氮合金生球上，有机溶剂的喷射量控制在按钒氮合金生球质量百分比计1.0~3.0 wt%，在钒氮合金生球表面立即形成一层薄膜粘结层；在离最后一只喷嘴30~50cm位置，安装一个筛网振动布料器，布料器呈长方形，宽度与钒氮合金生球宽度相符，长度控制在30~50cm，保证钒氮合金生球的正反各面都能粘上粉状碳化稻壳，将混合好的粉状碳化稻壳均匀洒在已经形成一层薄膜粘结层的钒氮合金生球上，粉状碳化稻壳的使用量控制在按钒氮合金生球质量百分比计0.3~0.8 wt%；烧结完成后，钒氮合金成品球在卸料时自行分开，保持每一个钒氮合金成品球的原形状。

本发明有益效果：本发明从根本上解决了长期困扰生产技术人员的钒氮合金成品球粘结问题。由于本发明所采用的原料易得，方法简单，因而生产成本极低，省去了钒氮合金成品球的破碎工序，没有粉料，收得率提高，钒氮合金成品球保持原形状，用户非常满意。

具体实施方式

以下通过具体实施例子来对本发明进一步说明。

实施例1：

原料准备：采购碳化稻壳理化指标按重量百分比为C 45.68wt%，SiO₂ 49.55wt%，余量为挥发份和杂质，比重 0.24g/cm³。将碳化稻壳破碎、雷蒙、筛分成100~200目和200~300目备用。

按重量百分比取100~200目的粉状碳化稻壳60wt%和200~300目的粉状碳化稻壳40wt%混合均匀备用。

将采购的液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比为：70wt%：30 wt%混合均匀备用。

在钒氮合金生球的运输带上方延输送方向每间隔30cm安装一只喷嘴，共安装三只，将配好的均匀喷射到钒氮合金生球上，有机溶剂的喷射量为按钒氮合金生球质量百分比3.0 wt%。在离最后一只喷嘴50cm位置，安装一个筛网振动布料器，布料器呈长方形，宽度与钒氮合金生球宽度相符，长度为50cm，将混合好的粉状碳化稻壳均匀洒在已经形成一层薄膜粘结层的钒氮合金生球上，粉状碳化稻壳的使用量为按钒氮合金生球质量百分比0.8wt%。烧结完成后，钒氮合金成品球在卸料时就自行分开，保持每一个钒氮合金成品球的原形状。

实施例2：

原料准备：采购碳化稻壳理化指标按重量百分比为C 40.50wt%，SiO₂ 59.15wt%，余量为挥发份和杂质，比重 0.23g/cm³。将碳化稻壳破碎、雷蒙、筛分成100~200目和200~300目备用。

按重量百分比取100~200目的粉状碳化稻壳80wt%和200~300目的粉状碳化稻壳20wt%混合均匀备用。

将采购的液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比为：90wt%：10 wt%混合均匀备用。

在钒氮合金生球的运输带上方延输送方向每间隔20cm安装一只喷嘴，共安装三只，将配好的均匀喷射到钒氮合金生球上，有机溶剂的喷射量为按钒氮合金生球质量百分比1.0 wt%。在离最后一只喷嘴30cm位置，安装一个筛网振动布料器，布料器呈长方形，宽度与钒氮合金生球宽度相符，长度为30cm，将混合好的粉状碳化稻壳均匀洒在已经形成一层薄膜粘结层的钒氮合金生球上，粉状碳化稻壳的使用量为按钒氮合金生球质量百分比0.3wt%。烧结完成后，钒氮合金成品球在卸料时就自行分开，保持每一个钒氮合金成品球的原形状。

实施例3：

原料准备：采购碳化稻壳理化指标按重量百分比为C 49.07wt%，SiO₂ 46.68wt%，余量为挥发份和杂质，比重 0.22g/cm³。将碳化稻壳破碎、雷蒙、筛分成100~200目和200~300目备用。

按重量百分比取100~200目的粉状碳化稻壳70wt%和200~300目的粉状碳化稻壳30wt%混合均匀备用。

将采购的液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比为：80wt%：20 wt%混合均匀备用。

在钒氮合金生球的运输带上方延输送方向每间隔25cm安装一只喷嘴，共安装三只，将配好的均匀喷射到钒氮合金生球上，有机溶剂的喷射量为按钒氮合金生球质量百分比1.5 wt%。在离最后一只喷嘴40cm位置，安装一个筛网振动布料器，布料器呈长方形，宽度与钒氮合金生球宽度相符，长度为40cm，将混合好的粉状碳化稻壳均匀洒在已经形成一层薄膜粘结层的钒氮合金生球上，粉状碳化稻壳的使用量为按钒氮合金生球质量百分比0.5wt%。烧结完成后，钒氮合金成品球在卸料时就自行分开，保持每一个钒氮合金成品球的原形状。

Claims

1.一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料喷涂方法，其特征在于包括以下步骤：在钒氮合金生球的运输带上方沿输送方向每间隔20 ~30cm安装一只喷嘴，共安装三只即可，保证钒氮合金生球在运输带上翻动时，球的正反各面都能粘上有机溶剂；

喷嘴的喷射角度正好覆盖钒氮合金生球的宽度，将调配好的有机溶剂通过喷嘴均匀喷射到钒氮合金生球上，有机溶剂的喷射量控制在按钒氮合金生球质量百分比计1.0~ 3.0wt%，在钒氮合金生球表面立即形成一层薄膜粘结层；在离最后一只喷嘴30~ 50cm位置，安装一个筛网振动布料器，布料器呈长方形，宽度与钒氮合金生球宽度相符，长度控制在30 ~50cm，保证钒氮合金生球的正反各面都能粘上粉状碳化稻壳，将混合好的粉状碳化稻壳均匀洒在已经形成一层薄膜粘结层的钒氮合金生球上，粉状碳化稻壳的使用量控制在按钒氮合金生球质量百分比计0.3~ 0.8 wt%；烧结完成后，钒氮合金成品球在卸料时自行分开，保持每一个钒氮合金成品球的原形状；

粉状碳化稻壳由按质量百分比计包括100~ 200目的粉状碳化稻壳60 ~80wt%、200~300目的粉状碳化稻壳20 ~40wt%组成；

有机溶剂的组份包括液态酚醛树脂和纯酒精，液态酚醛树脂和纯酒精按重量百分比为：70~ 90 wt%：10 ~30 wt%。

2.根据权利要求1所述的一种阻止钒氮合金成品球粘结的涂料喷涂方法，其特征在于碳化稻壳理化指标按重量百分比为C≥40wt%，SiO₂ ≥45wt%，余量为挥发份和杂质，比重≤0.25g/cm³。