CN1229445C - 含碳耐火材料抗氧化涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含碳耐火材料抗氧化涂料，采用长石粉、蜡石粉、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

含碳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，尤其涉及一种含碳耐火材料的抗氧化涂料。

技术背景

含碳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。

在含碳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。现有的含碳耐火材料抗氧化涂料的原料需专门烧制，成本高。如专利CN 1052878A公开的是一种采用TiO₂，SiC，Si₃N₄为填料的高成本涂料。专利CN 1066078A和CN 1035121A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JP 60108388A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、抗氧化效果佳的含碳耐火材料的抗氧化涂料。

本发明的含碳耐火材料的抗氧化涂料的各组分及其重量百分比为：

硼硅玻璃粉    10～60％

腊石粉        10～50％

长石粉        10～60％

其中结合剂的组分及重量百分比为：

钾水玻璃和钠水玻璃    97～100％

尿素树脂：0～3％

钾水玻璃∶钠水玻璃＝2∶1～3∶1

粉料∶结合剂＝100∶110～120(体积百分比)

本发明的涂料还包含有氧化铝微粉≤5％、碳化硼≤3％、氢氧化钠≤1％中的一种或一种以上；

本发明的含碳耐火材料的抗氧化涂料的各组分及其重量百分比为：

硼硅玻璃粉    20～40％

腊石粉        25～35％

长石粉        20～40％

氧化铝微粉    2～3％

碳化硼        1～3％

氢氧化钠      0.1～1％

结合剂：

钾水玻璃和钠水玻璃     97～100％

尿素树脂               1～3％

钾水玻璃∶钠水玻璃＝2∶1～3∶1

粉料∶结合剂＝100∶110～120(体积百分比)

其中上述硼硅玻璃粉中含Na₂O的重量百分比为5～30％，含B₂O₃的重量百分比为6～58％及含SiO₂的重量百分比为8～64％。

上述长石粉中含SiO₂的重量百分比为60～78％，含Al₂O₃的重量百分比为2～20％，含K₂O的重量百分比为2～12％和含Na₂O的重量百分比为3～10％。

上述腊石粉中含SiO₂的重量百分比为48～75％，含Al₂O₃的重量百分比为15～42％。

上述硼硅玻璃粉、长石粉和腊石粉的任一种的重量百分比之和应该等于100％。

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，而腊石粉和长石粉主要是在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含碳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。尿素树脂的加入可进一步改善水玻璃的结合性。

本发明采用长石粉、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，可用以防止含碳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℃范围内有效保护含碳耐火材料不被氧化。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。

本发明的实施例的涂料的性能如表1所示。

                                表1

项目		实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						粉料	硼硅玻璃粉	15	40	57	30
腊石粉	31	45	12	28
					长石粉		50	10	25	25
Al2O3粉	2	4	3	2.5
					碳化硼		2	1	3	0
结合剂	钾水玻璃	60	68	73							68
					钠水玻璃	34	31	23	31
	尿素树脂	3	2	0						1
					水	3	2	3	3
	粉料∶结合剂		100∶110	100∶115						100∶120	100∶115
性能					体密g/cm3	1.5	1.55	1.42	1.45
	粘结强Mpa	6.8	6.7	6.0						6.4
					PH值	10.6	10.6	10.8	10.7
	粘度Mpa.s	1900	1980	1800						1870

实施例1：

上述硼硅玻璃粉含重量约30％的Na₂O和12％的B₂O₃及54％的SiO₂。

上述长石含有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。

实施例2

上述硼硅玻璃粉含重量28％的Na₂O和8％的B₂O₃及64％的SiO₂。

上述长石含有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：

上述硼硅玻璃粉含重量28％的Na₂O和52％的B₂O₃及20％的SiO₂。

上述长石含有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。

实施例4

上述硼硅玻璃粉含重量28％的Na₂O和8％的B₂O₃及64％的SiO₂。

上述长石含有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。

使用本发明实施例的涂料：

施工方法：排笔涂在镁碳砖表面，厚度为0.2mm。

使用工艺：1小时后涂料自凝硬化，再经100℃/小时10小时达到1000℃并保温6小时(模拟钢包烘烤制度)。

使用结果如表2。

                                  表2

试样		涂有涂料	未有涂料	备注
					实施例1	重量损失％	0.1	4.2	局部有0.3mm的变色层，无起皮和开裂
氧化层厚度mm	0～0.3	17
			实施例2	重量损失％		0.05	4.4	样砖表面玻璃状层，表面平整，保护良好
氧化层厚度mm	0～0.3	18
				实施例3	重量损失％	0.07	4.1		无变色层和起皮
氧化层厚度mm	0～0.3	16
			实施例4		重量损失％	0.11	4.2	防氧化保护基本良好，但有零星的氧化点，呈白色。
氧化层厚度mm	0～0.3	16

Claims (4)

1.一种含碳耐火材料抗氧化涂料，各组分及其重量百分比为：

   硼硅玻璃粉                   10～60％

   腊石粉                       10～50％

   长石粉                       10～60％

其中结合剂为：

    钾水玻璃和钠水玻璃          97～100％

    尿素树脂                    0～3％

    钾水玻璃∶钠水玻璃＝2∶1～3∶1

    粉料∶结合剂＝100∶110～120(体积百分比)。

2.如权利要求1所述的含碳耐火材料抗氧化涂料，其特征在于，还进一步包含有氧化铝微粉≤5％、碳化硼≤3％、氢氧化钠≤1％中的一种或一种以上。

3.一种含碳耐火材料抗氧化涂料，其各组分及其重量百分比为：

    硼硅玻璃粉                  20～40％

    腊石粉                      25～35％

    长石粉                      20～40％

    氧化铝微粉                  2～3％

    碳化硼                      1～3％

    氢氧化钠                    0.1～1％

结合剂：

    钾水玻璃和钠水玻璃          97～100％

    尿素树脂                    1～3％

    钾水玻璃∶钠水玻璃＝2∶1～3∶1

    粉料∶结合剂＝100∶110～120(体积百分比)。

4.如权利要求1或2或3所述的含碳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5～30％，含B₂O₃的重量百分比为6～58％及含SiO₂的重量百分比为8～64％；

所述的长石粉中含SiO₂的重量百分比为60～78％，含Al₂O₃的重量百分比为2～20％，含K₂O的重量百分比为2～12％和含Na₂O的重量百分比为3～10％；

所述的腊石粉中含SiO₂的重量百分比为48～75％，含Al₂O₃的重量百分比为15～42％；

上述硼硅玻璃粉、长石粉和腊石粉的任一种的重量百分比之和应该等于100％。