CN114806229A - 一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，涂料的组分及重量份为：玻璃粉30~50份，仲钨酸铵粉10~20份，氧化铜粉40~65份，纯碱5~10份，最后加入辅料水，加入重量份为上述总固体粉的20份~40份。本发明制备的高吸热高传导钢坯防氧化涂料能有效隔绝空气，降低钢坯的烧损率，增加钢坯辐射热、传导热的传导，提高钢坯的加热速率，涂料在低温下与钢坯快速脱离，制备的成品表面光滑、美观。

Description

一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料

技术领域

本发明属于金属表面高温涂料技术领域，尤其涉及一种高吸热高传导的钢坯防氧化涂料。

背景技术

在轧制前的钢坯，是在加热炉中加热的，而钢坯在加热炉中主要接受两种传热方式，加热炉顶墙的辐射热和火焰的传导热、辐射热，在加热炉中的辐射热又占较大比例，故如何有效利用加热炉中的辐射热和传导热，快速给钢坯加热，是目前亟需解决的一个问题。

钢坯轧制前都需要在1100~1300℃的高温加热炉中进行长时间的加热过程，钢坯达到预定的需求温度后才可输送到轧机中进行轧制，而钢坯在高温加热炉中，因温度、气体，水等因素，钢坯表面与加热炉中的气体发生反应而生产氧化铁皮（即烧损），氧化铁皮占加热钢坯总量的百分数叫烧损率，通常情况下，钢加热一次烧损率约在1%~1.5%，严重的可达3%；钢坯表面的氧化不仅造成钢坯表面脱碳及金属元素的贫化，而且还会在轧制时产生大量的表面缺陷，导致钢坯表面质量变差，严重影响产品的最终质量。

减少钢坯的氧化烧损防止钢坯脱碳，除了控制加热炉内气氛之外，最有效的方法是将钢坯与炉内的空气、水等气氛隔绝；但是，使用现有技术中的方法将钢坯与加热炉内的空气等隔绝，势必影响热的传导，从而影响钢坯的加热速率，增加加热成本，减小涂层的涂覆厚度，加热导热金属，是会增加加热炉内热量的传导，但是又因加热炉内的热量中辐射热占比较大，虽然增加了导热金属，利用了传导热的微量热，辐射热还是没有有效利用，这不仅造成热量的损失，加热效率的降低，同时也造成了资源的浪费，不利于可持续发展。中国专利号CN104498683B一种具有高发射率的钢坯用防氧化涂料及其制备方法，公开的涂料是具有高发射率的涂料，涂覆在钢坯上，高发射涂料发射较多的辐射热，但没有考虑钢坯辐射热的吸收。现亟需一种既能隔绝空气又能充分利用加热炉中的辐射和传导热的新型钢坯涂料。

发明内容

为了解决钢坯加热过程中表层氧化和加热速率慢的问题，本发明提供了一种高吸热高传导的钢坯防氧化涂料。

本发明是通过以下述方式实现的：

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，所述的涂料组分及重量份为：玻璃粉30份~50份，仲钨酸铵粉10份~20份，氧化铜粉40份~65份，纯碱5份~10份，最后加入辅料水，加入重量份为上述总固体粉的20份~40份。

所述的玻璃粉软化温度为860℃。

所述的玻璃粉中含有氧化硅60~80wt%，氧化铝1~5 wt%，氧化硼5~10 wt%，氧化钠10~20 wt%，氧化钙5~15 wt%，氧化镁0.1~5 wt%。

所述的玻璃粉过600目筛。

所述的氧化铜粉过600目筛。

所述的一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料的制备方法：

按照上述所述的组分及重量份，先将仲钨酸铵粉、氧化铜粉，加入到高速搅拌机中，设定高转速1000~1500r/min，高速搅拌时间5~6min，之后再加入玻璃粉、在同样转速下，高速搅拌时间3~5min，再加入纯碱，高速搅拌20~30min，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，加入重量份为上述总固体粉的20份~40份，高速搅拌20~30min，再用水磨研磨12~24h，即得。

本发明的有益效果：

1、本发明加入的仲钨酸铵在500℃燃烧生成三斜晶型三氧化钨，氨气；氨气在高温下与氧化铜发生氧化还原反应生成铜单质、氮气和水，水在500℃以上已变为水蒸气；本发明的纯碱在850℃已融化成液态，包裹仲钨酸铵燃烧生成的三氧化钨，同时纯碱催化玻璃粉末的加速融化，至完全融化变成液体，与纯碱在860℃下逐渐形成包裹三氧化钨、铜粉、氧化铜粉并隔绝空气的液体薄膜；涂覆在钢坯表面的涂料在高温1000~1300℃下形成的隔绝空气的液体薄膜，有效隔绝空气，极大的降低钢坯表面氧化和脱碳反应的发生，降低钢坯的烧损率。

2、本发明加入的仲钨酸铵燃烧生成的三氧化钨，能有效的吸收红外能量，有效的将热炉顶墙的辐射热和火焰的辐射热传递给钢坯，增加钢坯辐射热的传导，提高钢坯的加热速率，提升热能量的利用率；本发明氧化铜的氧化还原反应生成的铜单质，有较高的热传导系数，涂覆在钢坯表面，增加钢坯的热传递，提高钢坯的加热速率。

3、本发明在低温下涂层中的氧化铜、玻璃粉的膨胀系数与钢基体的膨胀系数相差较大，冷却时极易与钢坯脱离，即本发明的涂料在低温下用高压冷水喷射时可快速与钢坯脱离。

4、本发明制备的涂料方法简单，易于制备，涂料可使用喷涂装置快速喷涂到钢坯上；因本发明加入了600目的玻璃粉，与纯碱在860℃下融化并在钢坯表面形成隔绝空气的液态薄膜，能完全附着在钢坯表面，附着力强，隔绝空气，制备的成品表面光滑，美观。

具体实施方式

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其固体成分主要包括按一定比例混合的玻璃粉、仲钨酸铵粉、氧化铜粉、金属铜粉、纯碱；各固体粉料的重量份为：玻璃粉30份~50份，仲钨酸铵粉10份~20份，氧化铜粉40份~65份，纯碱5份~10份；辅料为水，辅料水的加入量，应根据固体粉料的总重量为基础加入，辅料水的加入重量份为上述总固体粉的20份~40份。

进一步的，所述的玻璃粉软化温度为860℃。

进一步的，所述的玻璃粉中含有固体为：氧化硅、氧化铝、氧化鹏、氧化钠、氧化钙、氧化镁；玻璃粉中含有的固体的质量百分比为：氧化硅60 wt%~80wt%，氧化铝1 wt%~5 wt%，氧化硼5 wt%~10 wt%，氧化钠10 wt%~20 wt%，氧化钙5 wt%~15 wt%，氧化镁0.1 wt%~5wt%。

进一步的，所述的玻璃粉能过600目筛。

进一步的，所述的氧化铜粉能过600目筛。

进一步的，所述的一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料的制备方法如下：

将各组分按重量份，仲钨酸铵粉10份~20份，氧化铜粉40份~65份，先加入到已经清洁干净的高速搅拌机中，设定高速搅拌机转速1000 r/min ~1500r/min，高速搅拌时间5min ~6min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入玻璃粉30份~50份，在同样的转速下，设定高速搅拌时间3 min ~5min，再加入纯碱5份~10份，高速搅拌20~30min，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，辅料水的加入量，应根据固体粉料的总重量为基础加入，辅料水的加入重量份为上述总固体粉的20份~40份，设定搅拌时间，高速搅拌时间20~30min，再用水磨研，研磨时间12 h ~24 h，即制备得到本发明的涂料。

实施例1：

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其制备方法如下：

称取仲钨酸铵粉重量份为10份，称取能过600目筛的氧化铜粉的重量份为40份的固体粉，先加入到已经清洁干净的高速搅拌机中，设定高速搅拌机转速1100 r/min，设定高速搅拌时间5 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入能过600目筛的玻璃粉30份，在同样的转速1100 r/min的条件下，设定高速搅拌时间3 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入固体纯碱5份，在同样的转速1100 r/min的条件下，设定高速搅拌时间23 min ，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，辅料水的加入量，应根据固体粉料的总重量为基础加入，辅料水的加入重量份为上述总固体粉的22份，在同样的转速1100 r/min的条件下，设定高速搅拌时间，高速搅拌时间为20min，再用水磨研，研磨时间为12 h，即制备得到本发明的涂料。

上述所述的玻璃粉中含有固体为：氧化硅、氧化铝、氧化鹏、氧化钠、氧化钙、氧化镁；玻璃粉中含有的固体的质量百分比为：氧化硅60 wt%~80wt%，氧化铝1 wt%~5 wt%，氧化硼5 wt%~10 wt%，氧化钠10 wt%~20 wt%，氧化钙5 wt%~15 wt%，氧化镁0.1 wt%~5 wt%。

本实施例制备的涂料，可用喷涂装置直接喷涂在钢坯表面，在高温下融化成液态，液态均匀的分布在钢坯表面，有效的隔绝空气，保护钢坯表面，防止钢坯表面氧化，同时因是在液态状态下，涂料能均匀的分布在钢坯表面，附着力强，制备的钢坯成品表面光滑，无凹凸，提示产品质量。

本发明制备的涂料有如下效果：

1、本发明加入的仲钨酸铵在500℃燃烧生成三斜晶型三氧化钨，氨气；氨气在高温下与氧化铜发生氧化还原反应生成铜单质、氮气和水，水在500℃以上变为水蒸气；本发明的纯碱在850℃已融化成液态，包裹仲钨酸铵燃烧生成的三氧化钨，同时纯碱催化玻璃粉末的加速融化，至完全融化变成液体，与纯碱在860℃下逐渐形成包裹三氧化钨、铜粉、氧化铜粉并隔绝空气的液体薄膜；涂覆在钢坯表面的涂料在高温1000~1300℃下形成的隔绝空气的液体薄膜，有效隔绝空气，极大的降低钢坯表面氧化和脱碳反应的发生，降低钢坯的烧损率。

2、本发明加入的仲钨酸铵燃烧生成的三氧化钨，能有效的吸收红外能量，有效的将热炉墙的辐射热和火焰的辐射热传递给钢坯，增加钢坯辐射热的传导，提高钢坯的加热速率，提升热能量的利用率；本发明氧化铜的氧化还原反应生成的铜单质和加入得铜单质，有较高的热传导系数，涂覆在钢坯表面，增加钢坯的热传递，提高钢坯的加热速率。

3、本发明在低温下涂层中的氧化铜、玻璃粉的膨胀系数与钢基体的膨胀系数相差较大，冷却时极易与钢坯脱离，即本发明的涂料在低温下用高压冷水喷射时可快速与钢坯脱离。

4、本发明制备的涂料方法简单，易于制备，涂料可使用喷涂装置快速喷涂到钢坯上；因本发明加入了600目的玻璃粉，与纯碱在860℃下融化并在钢坯表面形成隔绝空气的液态薄膜，能完全附着在钢坯表面，附着力强，隔绝空气，制备的成品表面光滑，美观。

实施例2：

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其制备方法如下：

称取仲钨酸铵粉重量份为15份，称取能过600目筛的氧化铜粉重量份为50份的固体粉，先加入到已经清洁干净的高速搅拌机中，设定高速搅拌机转速1150 r/min，设定高速搅拌时间5 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入能过600目筛的玻璃粉35份，在同样的转速1150 r/min的条件下，设定高速搅拌时间3 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入固体纯碱6份，在同样的转速1150 r/min的条件下，设定高速搅拌时间23 min ，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，辅料水的加入量，应根据固体粉料的总重量为基础加入，辅料水的加入重量份为上述总固体粉的23份，在同样的转速1150 r/min的条件下，设定高速搅拌时间，高速搅拌时间23min，再用水磨研，研磨时间14h，即制备得到本发明的涂料。

上述所述的玻璃粉中含有固体为：氧化硅、氧化铝、氧化鹏、氧化钠、氧化钙、氧化镁；玻璃粉中含有的固体的质量百分比为：氧化硅60 wt%~80wt%，氧化铝1 wt%~5 wt%，氧化硼5 wt%~10 wt%，氧化钠10 wt%~20 wt%，氧化钙5 wt%~15 wt%，氧化镁0.1 wt%~5 wt%。

实施例3：

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其制备方法如下：

称取仲钨酸铵粉重量份17份，称取能过600目筛的氧化铜粉重量份为60份的固体粉，先加入到已经清洁干净的高速搅拌机中，设定高速搅拌机转速1300 r/min，设定高速搅拌时间6min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入能过600目筛的玻璃粉42份，在同样的转速1300r/min的条件下，设定高速搅拌时间4 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入固体纯碱8份，在同样的转速1300 r/min的条件下，设定高速搅拌时间25 min ，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，辅料水的加入量，应根据固体粉料的总重量为基础加入，辅料水的加入重量份为上述总固体粉的32份，在同样的转速1300 r/min的条件下，设定高速搅拌时间，高速搅拌时间26min，再用水磨研，研磨时间20h，即制备得到本发明的涂料。

上述所述的玻璃粉中含有固体为：氧化硅、氧化铝、氧化鹏、氧化钠、氧化钙、氧化镁；玻璃粉中含有的固体的质量百分比为：氧化硅60 wt%~80wt%，氧化铝1 wt%~5 wt%，氧化硼5 wt%~10 wt%，氧化钠10 wt%~20 wt%，氧化钙5 wt%~15 wt%，氧化镁0.1 wt%~5 wt%。

实施例4：

本发明提供一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其制备方法如下：

称取仲钨酸铵粉重量份为13份，称取能过600目筛的氧化铜粉重量份为49份的固体粉，先加入到已经清洁干净的高速搅拌机中，设定高速搅拌机转速1200 r/min，设定高速搅拌时间5 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入能过600目筛的玻璃粉40份，在同样的转速1200 r/min的条件下，设定高速搅拌时间3 min，搅拌均匀，搅拌结束后，再加入固体纯碱10份，在同样的转速1200 r/min的条件下，设定高速搅拌时间30 min ，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，辅料水的加入量，应根据固体粉料的总重量为基础加入，辅料水的加入重量份为上述总固体粉的34份，在同样的转速1200 r/min的条件下，设定高速搅拌时间，搅拌时间30min，再用水磨研，研磨时间20h，即制备得到本发明的涂料。

上述所述的玻璃粉中含有固体为：氧化硅、氧化铝、氧化鹏、氧化钠、氧化钙、氧化镁；玻璃粉中含有的固体的质量百分比为：氧化硅60 wt%~80wt%，氧化铝1 wt%~5 wt%，氧化硼5 wt%~10 wt%，氧化钠10 wt%~20 wt%，氧化钙5 wt%~15 wt%，氧化镁0.1 wt%~5 wt%。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其特征在于：所述的涂料组分及重量份为：玻璃粉30份~50份，仲钨酸铵粉10份~20份，氧化铜粉40份~65份，纯碱5份~10份，最后加入辅料水，加入重量份为上述总固体粉的20份~40份。

2.如权利要求1所述的一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其特征在于：所述的玻璃粉软化温度为860℃。

3.如权利要求2所述的一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其特征在于：所述的玻璃粉中含有氧化硅60~80wt%，氧化铝1~5 wt%，氧化硼5~10 wt%，氧化钠10~20 wt%，氧化钙5~15wt%，氧化镁0.1~5 wt%。

4.如权利要求1所述的一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料，其特征在于：

所述的玻璃粉过600目筛；

所述的氧化铜粉过600目筛。

5.制备权利要求1所述的一种高吸热高传导钢坯防氧化涂料的方法，其特征在于：按照上述权利要求1所述的组分及重量份，先将仲钨酸铵粉、氧化铜粉，加入到高速搅拌机中，设定高转速1000~1500r/min，高速搅拌时间5~6min，之后加入玻璃粉，在同样转速下，高速搅拌时间3~5min，再加入纯碱，高速搅拌20~30min，搅拌均匀；搅拌均匀后，最后加入辅料水，加入重量份为上述总固体粉的20份~40份，高速搅拌20~30min，再用水磨研磨12~24h，即得。