DD289037A5

DD289037A5 - HIGH-TEMPERATURE COATING MATERIAL FOR HEAT-RAYING ACTIVE COMPOSITE COATINGS WITH VITROCERAMIC MATRIX OF IRON MATERIALS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Info

Publication number: DD289037A5
Application number: DD33450689A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Morgenstern; Frank Borrmann; Wolfgang Tschirswitz; Bruno Kade; Manfred Wagenknecht; Hubert Pacholik; Peter Hillme; Brunhilde Sperling; Beate Morgenstern
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg,De; Staatliche Energieinspektion Abt. Hauptinspektion,De; Veb Stahl- U. Walzwerk "W. Florin",De; Veb Bergmann-Borsig,De
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1989-11-13
Publication date: 1991-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochtemperaturüberzugsmasse für wärmestrahlunsaktive Kompositbeschichtungen mit vitrokeramischer Matrix von Eisenwerkstoffen und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Hochtemperaturüberzugsmasse ist geeignet für die wärmestrahlungsaktive Beschichtung von aktiv an der Strahlungswärmeübertragung beteiligten hochtemperaturbeanspruchten Stahl- oder Gusskonstruktionselemente in Wärmeanlagen wie Industrieöfen, Feuerungen und Wärmeaustauschern sowie als temporäre strahlungsaktive Schutzschicht von Eisenwerkstoffen vor der Erwärmung im Industrieofen, z.B. vor dem Warmwalzen, Schmieden oder einer Wärmebehandlung. Ziel der Erfindung ist eine bei hohen Temperaturen wärmestrahlunsaktive, auch bei intermittierendem Betrieb verschleißfeste Beschichtung von Eisenwerkstoffen zur Minderung des Verschleißgrades, Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades, längere Verfügbarkeit der Anlagen sowie deren Leistungssteigerung. Daraus leitet sich die Aufgabe ab, die Hochtemperaturüberzugsmasse für Beschichtungen von Eisenwerkstoffen mit einem Strahlungsemissionsgrad von nahezu 1,0 Anwendungstemperaturen bis 1600 K sowie das Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Kompositbeschichtung eine vitrokeramische Matrix aufweist und die trockene Komponente der Überzugsmasse besteht aus: a) 10 bis 80 Ma.-% absorptionsaktiven Feststoffanteil; b) 2 bis 45.-% Glas und/oder glasartigen Feststoffanteil; c) 0,5 bis 70 Ma.-% keramischer Stoffanteil; d) 0,1 bis 25 Ma.-% metallischer Stoffanteil; e) 0,1 bis 15 Ma.-% feinst gemahlenen Mineralisatoren; f) 0 bis 12 Ma.-% adhäsionsaktiver Feststoffanteil in einer Körnung von mindestens 60 Ma.-% kleiner gleich ,02 mm und die flüssige Komponente 1 bis 40 Ma.-% beträgt. Trockene und flüssige Komponente werden vor dem Auftrag auf eine entsprechend der Auftragstechnologie geeignete Konsistenz gebracht und in einer Schichtdicke von kleiner 0,8, vorzugsweise gleich kleiner 0,5 mm auf die metallische zu beschichtende Oberfläche aufgetragen. Zur Ausbildung der feinkristallinen Vitrokerammatrix der Kompositbeschichtung wird diese einer definierten Wärmebehandlung unterzogen bzw. erfolgt mit der Erwärmung des Einsatzmaterials im Ofen.{Hochtemperaturüberzugsmasse; wärmestrahlungsaktive Kompositbeschichtung; vitrokeramische Matrix; Temperaturbehandlung; Eisenwerkstoffe; temporärer Zunderschutz; Industrieöfen; Feuerungen; Wärmetauscher; absorptionsaktiver Feststoffanteil; Silikatglas}The invention relates to a high temperature coating composition for thermal radiation active composite coatings with vitroceramic matrix of ferrous materials and a process for their preparation. The high temperature coating composition is suitable for the thermal radiation active coating of high temperature stressed steel or cast construction elements involved in radiant heat transfer in thermal installations such as industrial furnaces, furnaces and heat exchangers as well as a temporary radiation protective protective layer of ferrous materials prior to heating in the industrial furnace, e.g. before hot rolling, forging or heat treatment. The aim of the invention is a heat-radiation-active at high temperatures, wear-resistant also in intermittent operation coating of iron materials to reduce the degree of wear, increase the energy efficiency, longer availability of plants and their performance. From this, the task derives to propose the high-temperature coating composition for coatings of ferrous materials with a radiation emissivity of almost 1.0 application temperatures up to 1600 K and the process for their preparation. According to the invention the object is achieved in that a composite coating has a vitroceramic matrix and the dry component of the coating composition consists of: a) 10 to 80% by mass absorption-active solids content; b) 2 to 45 .-% glass and / or glassy solids content; c) 0.5 to 70% by mass ceramic component; d) 0.1 to 25% by weight of metallic substance fraction; e) 0.1 to 15% by weight of very finely ground mineralizers; f) 0 to 12% by weight of adhesive-active solids content in a particle size of at least 60% by mass less than or equal to 02 mm and the liquid component is 1 to 40% by mass. Dry and liquid components are brought to a suitable consistency according to the application technology before application and applied in a layer thickness of less than 0.8, preferably equal to less than 0.5 mm on the metallic surface to be coated. To form the finely crystalline Vitrokerammatrix the composite coating this is subjected to a defined heat treatment or takes place with the heating of the feedstock in the oven. {Hochtemperaturüberzugsmasse; heat radiation active composite coating; vitroceramic matrix; Temperature treatment; Ferrous metals; temporary scale protection; furnaces; furnaces; Heat exchanger; absorption-active solid content; Silicate glass}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Hochtemperaturüberzugsmasse für wärmestrahlungsaktive Kompositbeschichtungen mit vitrokeramischer Matrix von aktiv an der Strahlungswärmeübertragung beteiligten hochtemperaturbeanspruchten Stahl- oder Gußkonstruktionselementen in Wärmeanlagen wie Industrieöfen, Feuerungen und Wärmetauschern und das Verfahren zu deren Herstellung. Derartige Konstruktionselemente können beispielsweise Mantelstrahlheizrohre, Wärmetauscherrohre und -platten von Rekuperatoren oder Rekuperatorbrennern sein. Weiterhin können diese Massen zur Innenbeschichtung von Muffeln und Retorten dienen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die temporäre Beschichtung von Eisenwerkstoffen von der Erwärmung in Industrieöfen, zum Beispiel vor dem Schmieden oder dem Warmwalzen oder einer Wärmebehandlung.The invention relates to a high temperature coating composition for heat radiation active composite coatings with vitroceramic matrix of actively involved in the radiant heat transfer high temperature stressed steel or Gußkonstruktionselementen in thermal equipment such as industrial ovens, furnaces and heat exchangers and the process for their preparation. Such structural elements may be, for example, radiant tube, heat exchanger tubes and plates of recuperators or recuperative burners. Furthermore, these compositions can serve for the inner coating of muffles and retorts. Another field of application is the temporary coating of ferrous materials from heating in industrial furnaces, for example before forging or hot rolling or a heat treatment.

Characteristic of the known state of the art

Eisenwerkstoffe werden vor der Warmverformung auf eine bestimmte Prozeßtemperatur (bis max. ca. 1650 K) erwärmt oder in einer Wärmebehandlung entsprechend der Technologie einem Temperatur-Zeit-Regime unterworfen.Ferrous materials are heated to a specific process temperature (up to a maximum of approximately 1650 K) before hot deformation or subjected to a temperature-time regime in a heat treatment according to the technology.

Häufig werden diese Wärmgüter (Blöcke, Brammen, Knüppel u. dgl.) zum Zweck der Vermeidung von Oberflächenfehlern vor der thermischen Behandlung gehobelt, geschliffen oder gebeizt. Derartig behandelte Eisenwerkstoffe weisen einen niedrigen Gesamtemissionsgrad auf.Frequently these thermal goods (blocks, slabs, billets and the like) are planed, ground or pickled before the thermal treatment for the purpose of avoiding surface defects. Such treated iron materials have a low total emissivity.

Durch die lange Zeit der Erwärmung in der Ofenatmosphära bei hohen Temperaturen entsteht an der Oberfläche Zunder oder es kann eine Auf- bzw. Entkohlung stattfinden. Diese Reaktionsprozesse wirken sich erstens nachteilig auf die weitere Bearbeitung (Qualität) als auch auf das Produktionsausbringen aus.Due to the long time of heating in the furnace atmosphere at high temperatures, scale is formed on the surface or decarburization can take place. First, these reaction processes adversely affect further processing (quality) as well as production output.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten sind eine große Anzahl von Schutzmitteln und Überzügen bekannt geworden.To avoid these difficulties, a large number of protective agents and coatings have become known.

Nach DE-AS 2729335 wird ein Oxidationshemmer vorgeschlagen aus einem Svoffgemisch von Feuerfestrohstoffen, Siliziumdioxid, bestimmte gepulverte Metalle, Kieselgel und wasserlösliches Harz. Damit wird die Zunderbildung vor der Warmformgebung auf '/wo bis Vioo gesenkt.According to DE-AS 2729335, an oxidation inhibitor is proposed from a Svoff mixture of refractory raw materials, silicon dioxide, certain powdered metals, silica gel and water-soluble resin. Thus, the scale formation is reduced to '/ where to Vioo before the hot forming.

Bei der Lösung nach DD 254960 wird ein Wärmebehandlungsschutzmittel für den Temperaturbereich von 750 bis 1000⁰C vorgeschlagen, wo als Grundmittel Rückstandsmassen von Titan-Granalien eingesetzt werden.In the solution according to DD 254960, a heat treatment protection agent for the temperature range of 750 to 1000 ⁰ C is proposed, where as the basic agent residues of titanium granules are used.

Darüber hinaus sind eine Vielzahl temporärer silikatischer Schutzschichten mit einem hohen Anteil SiO₂ bekannt, wo Email- oder Glasfritten Verwendung finden, die bei großen Bedarfsmengen, z.B. in einem Stnlilwork, unökonomisch sind und auf Grund ihrer glasigen Matrix zum Abfließen neigen und häufig zu Verklebungon des Wärmgutes führen.In addition, a variety of temporary silicate protective layers are known with a high proportion of SiO ₂ , where enamel or glass frits are used, which are uneconomical for large amounts needed, eg in a Stnlilwork, and due to their glassy matrix tend to drain and often glued to the Heat good lead.

Nach der Lösung der franzö?. EB 2025297 werden Zusammensetzungen von Metallumhüllungen zum vorübergehenden Schutz bei metallurgischen Behandlungen (bis 126O⁰C) als auch auf diese Art und Weise verkleidete metallische Artikel mitgeteilt. Diese Massen sind ihrer Art nach ebenfalls den Silikatüberzügen zuzurechnen.After the solution of the franzö? EB 2025297 discloses compositions of metal sheaths for temporary protection in metallurgical treatments (up to 126O ⁰ C) as well as metallic articles clad in this manner. These materials are also attributable to the silicate coatings.

In der Zeitschrift Energieanwendung Jg. 33 (1984), Heft 2 und dem Freibergor Forschungsheft Reihe A, Nr. 738 von 1986 wird über den Einfluß eines Silikatschutzüberzuges auf den Wärmeübergang beim Erwärmen von Stahlwerkstücken berichtet. Diese Überzüge bewirken neben dem Oxidationsschutz eine Verkürzung der Erwärmungszeit. Dieser Effekt wird begründet mit der Verringerung des „Isoliereffektes" der Zunderschicht und die Vergrößerung des Gescmtemissionsgrades durch Aufbringen der Schutzschicht. Im Temperaturbereich von 800 bis 1100⁰C wird jedoch nur ein Gesamtemissionsgrad von ca. 0,85 erreicht, der dem Wert von oxidiertem Stahl entspricht und der offensichtlich auf das „Durchstrahlen" der Zunderhaut, zurückzuführen ist.In the journal Energy Application Jg. 33 (1984), No. 2 and the Freibergor Research Booklet Series A, No. 738 of 1986, the influence of a silicate protective coating on the heat transfer during heating of steel workpieces is reported. These coatings cause in addition to the oxidation protection a shortening of the heating time. This effect is explained by the reduction of the "Isoliereffektes" of the scale layer and the increase of the Gescmtemissionsgrades by applying the protective layer. In the temperature range of 800 to 1100 ⁰ C, however, only a total emissivity of about 0.85 is reached, the value of oxidized steel corresponds and obviously due to the "Durchstrahlen" of the scale skin.

Zum Schutz von Anlagonteilen sind eine Vielzahl sogenannter Hochtemperaturemails bekannt. Diese dienen der Vermeidung der Hochtemperaturkorrossion sowie dem Zweck der Wärmedämmung.To protect Anlagonteilen a variety of so-called high-temperature enamels are known. These serve to avoid the high-temperature corrossion and the purpose of thermal insulation.

Allen diesen Lösungen haftet der Nachteil an, daß sie neben der Schutzwirkung nicht direkt zur Erhöhung des Strahlungswärmeüberganges auf das Wärmegut bzw. des Anlagenteiles und somit zur Energieökonomie beitragen.All these solutions have the disadvantage that, in addition to the protective effect, they do not contribute directly to increasing the radiant heat transfer to the thermal material or the plant part and thus to the energy economy.

Darüber hinaus liegen diese Überzüge be. Temperaturen über 800°C nui im glasigen bzw. plastischen Zustand vor. Dadurch ist ihre Schutzfunktion eingeschränkt und bei noch höheren Temperaturen wirkungslos.In addition, these coatings are be. Temperatures above 800 ° C nui in the glassy or plastic state before. As a result, their protective function is limited and ineffective at even higher temperatures.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Hochtemperaturüberzugsmasse für wärmestrahlungsaktive Beschichtungen von Eisenwerkstoffen zur Intensivierung der Strahlungswärmeübertragung in Wärmeanlagen, die als Oberflächenschutzmittel auf Wärmgütern die Verzunderung, den Abbrand u. dgl. während der thermischen Behandlung weitestgehend ausschließlich, leicht entfernbar ist sowie im Zunderrecycling keine negativen Auswirkungen besitzt und andererseits bei Umhüllungen von Konstruktionsteilen die Lebensdauer erhöht, wodurch eine Verbesserung des Wirkungsgrades durch Senkung des Energieverbrauches und längere Verfügbarkeit der Anlagen sowie Leistungssteigerung erreicht wird.The aim of the invention is a high-temperature coating composition for heat radiation active coatings of ferrous materials to intensify the radiant heat transfer in thermal systems, the scaling u as surface protection agents on thermal goods. Like. During the thermal treatment largely exclusively, easily removable and in the recycling of scale has no negative impact and on the other hand increases in shells of structural parts life, whereby an improvement in efficiency by reducing energy consumption and longer availability of equipment and performance is achieved.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochtemperaturüberzugsmasse für wärmestrahlungsaktive Beschichtungen von Eisenwerkstoffen mit einem Strahlungsemissionsgrad bis nahe 1,0 für Anwendungstemperaturen bis 1650K herzustellen, die je nach Einsatzgebiet durch entsprechende Viskosität und Anpassung der wärmephysikalischen Eigenschaften, insbesondere der Ausdehnung an den Konstruktionswerkstoff eine hohe Warmhaft- und Abriebfestigkeit in einem breiten Temperaturintervall auch bei intermittierender thermischer Belastung bewirkt und als temporäre Oberflächenschutzschicht auf Wärmgütern so eingestellt ist, daß von Beginn der Erwärmung an ausreichende Haftung sowie das Eindringen von Gasen der Ofenatmosphäre auf das Wärmgut durch reaktionshemmende Wirkung verhindert bzw. vermindert wird, um die Verzunderung zu vermeiden bzw. einzuschränken und die negativen Einflüsse entsprechend des Standes der Technik zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabo dadurch gelöst, daß die Hochtemperaturbeschichtung eine Kompositstruktur besitzt und bei Anwendungstemperbtur eine vitrokeramische Matrix aufweist bzw. eingelagert ist und die Überzugsmasse aus einer trockenen und einer flüssigen Komponente angemacht wird, wobei die trockene Komponente der Überzugsmischung sich zusammensetzt aus:The invention has for its object to produce a high temperature coating composition for heat radiation active coatings of ferrous materials with a radiation emissive to near 1.0 for application temperatures up to 1650K, depending on the application by appropriate viscosity and adjustment of the thermal properties, especially the expansion of the construction material high heat adhesion and abrasion resistance is effected in a wide temperature interval even with intermittent thermal stress and is set as a temporary surface protection layer on thermal goods so that from the beginning of the heating sufficient adhesion and the penetration of gases of the furnace atmosphere is prevented or reduced by the heat-reaction effect, to avoid or restrict the scaling and eliminate the negative effects according to the prior art. According to the invention, the object is achieved by the high-temperature coating having a composite structure and having a vitroceramic matrix at application temperature and the coating composition is prepared from a dry and a liquid component, the dry component of the coating mixture being composed of:

a) 10 bis 80Ma.-% absorptionsaktiver Feststoffanteil bestehend aus:a) 10 to 80% by mass of absorption-active solids content consisting of:

- 5 bis 100 Ma.-% feinteiligem Eisenoxid und/oder Eisenoxid-Gemischen, vorzugsweise im Mineralbestand des Zunders von Eisen und/oder Eisenlegierungen und/oder metallurgischer Schlacke (z. B. Ferroschlacke)er Zunder) und/oder Rotschlamm und/oder Eisenerz und/oder Eisenerzkonzentrat und/oder schwarzmetallurgischer Ofenflugstaub (z.B. Ε-Ofen- oder Konverterstaub) liegt.5 to 100% by weight of finely divided iron oxide and / or iron oxide mixtures, preferably in the mineral constituent of the scale of iron and / or iron alloys and / or metallurgical slag (for example ferrous slag), scale and / or red mud and / or Iron ore and / or iron ore concentrate and / or black metallurgical Ofenflugstaub (eg Ε furnace or converter dust) is located.

- 0bis60Ma.-%feinteiligechromoxidhaltige Verbindungen (gerechnet als Cr]Oa), vorzugsweise Chromit und/oder Chromit-Periklas und/oder chromoxidhaltige Sekundärrohstoffe und- 0 bis60Ma .-% finely divided chromium oxide-containing compounds (calculated as Cr] Oa), preferably chromite and / or chromite periclase and / or chromium oxide-containing secondary raw materials and

- 0 bis 30Ma.-% feingepulverte, leicht oxidierbare Legierungen wie FeCr und/oder FeMn und/oder FeSi und/cdar SiMn oder0 to 30 Ma .-% finely powdered, readily oxidizable alloys such as FeCr and / or FeMn and / or FeSi and / cdar SiMn or

- 0 bis 60Ma.-% feinteilige Kohlenstoffverbindungen, wie Karbide, z. B. Siliziumkarbid und/odor Graphit bzw. -elektrodenbruch,- 0 to 60Ma .-% finely divided carbon compounds, such as carbides, z. B. silicon carbide and / or graphite or -elektrodenbruch,

b) 2 bis 45Ma.-% Glas und/oder glasartiger Feststoffanteil, vorzugsweise feinzerkleinerter Silikatglasbruch und/oder Glasurf ritten und/oder Stoffe auf der Basis natürlicher und/oder synthetischer Alkali- und/oder Erdalkali- und/oder Borverbindungen,b) 2 to 45% by weight of glass and / or glassy solid fraction, preferably finely comminuted silicate glass breakage and / or glaze rides and / or substances based on natural and / or synthetic alkali metal and / or alkaline earth and / or boron compounds,

c) 0,5 bis 70Ma.-% keramischer Stoffanteil aus feinzerkleinerten AI₂Oa- und/oder alumosilikatischen und/oder MgO-Verbindungen, insbesondere Magnesit und/oder Periklas und/oder Forsterh und/oder MgO-haltige Ferrochromschlacke der Ferrolegierungsindustrie und/oder Speckstein und/oder Serpentin und/oder Cordierit, vorzugsweise aus Sekundärmaterial,c) 0.5 to 70% by mass ceramic constituent of finely divided Al ₂ O and / or aluminosilicate and / or MgO compounds, in particular magnesite and / or periclase and / or Forsterh and / or MgO-containing ferrochrome slag of the ferroalloy industry and / or or soapstone and / or serpentine and / or cordierite, preferably of secondary material,

d) 0,1 bis 25 Ma.-% metallischer Stoffanteil aus feinstgemahlenem Pulver der Metalle Al und/oder Cr und/oder Ni und/oder NiAI und/odei Ti und/oder ganz oder teilweise ersetzt werden durch Legierungen wie FeMn und/oder FeCr und/oder FeSi und/oder SiMn, ^d) 0.1 to 25% by weight of metallic constituent material of very finely ground powder of the metals Al and / or Cr and / or Ni and / or NiAl and / or Ti and / or be replaced in whole or in part by alloys such as FeMn and / or FeCr and / or FeSi and / or SiMn, ^

e) 0,1 bis 15 Ma.-% feinstgemahlene Mineralisatoren wie ZrO₂, ZrSiO₄, TiO₂, ZnO, Fluoride, Sulfide, Phosphate oder Mischungen daraus,e) 0.1 to 15% by weight of very finely ground mineralizers such as ZrO ₂ , ZrSiO ₄ , TiO ₂ , ZnO, fluorides, sulfides, phosphates or mixtures thereof,

f) 0 bis 12 Ma.-% adhäsionsaktiver Feststoffanteil aus NiO und/oder CoO und/oder CuO und/oder MoO₃ und/oder Sulfonate und/oder Chloride und/oder Sulfidef) 0 to 12% by weight of adhesive-active solids content of NiO and / or CoO and / or CuO and / or MoO ₃ and / or sulfonates and / or chlorides and / or sulfides

in einer Körnung von mindestens 60Ma.-% kleiner gleich 0,2 mm.in a grain size of at least 60Ma .-% less than or equal to 0.2 mm.

The liquid component includes water and / or alcohol derivatives and / or colloidal solutions (sol), preferably one Silica sol-sodium polyphosphate mixture or aluminum hydroxide sol and / or dispersion and / or suspension

und/oder organische bzw. anorganische Bindemittel, vorzugsweise einen Gleitbinder auf Kieselsolbasis.and / or organic or inorganic binders, preferably a silica-based based slide binder.

Dry and liquid components are suitable for application according to order technology before application Consistency mixed and in a layer thickness of equal to or less than 0.8mm, preferably below 0.5 mm on the zu

beschichtende Metalloberfläche aufgebracht. Der Auftrag kann auch auf eine mit einem Grundiermittel behandelte Oberflächeerfolgen.coated metal surface applied. The coating can also be applied to a primer-treated surface.

Before the application of the coating mixture according to the invention, it is expedient, the construction parts of a known Procedure to undergo usual chemical or mechanical cleaning to keep the surface free from greasy Ingredients and attachments are. After application of the coating composition takes place to form the Vitrokerammatrix or the incorporation of a finely crystalline Layer structure a defined dry and heat treatment in the temperature range of 100 to 135O ⁰ C and holding times of

0,25 bis 35h bzw. wird die Wärmebehandlung zur Vitrokerambildung mit der Erwärmung des Einsatzmate' ials im Ofen realisiert.0.25 to 35 h or the heat treatment for Vitrokerambildung is realized with the heating of Einsatzmate 'ials in the oven.

The high temperature thermal radiation coatings of the invention for ferrous materials are also in

intermittierendem Betrieb elastisch, verschleiß- und abplatzfrei.intermittent operation elastic, wear and spill free.

The temporary radiation coatings on thermal goods can be after heating in the oven before molding or Continue treatment well with pressurized water.

-4- 289 037 AusfOhrungsbelsplele-4- 289 037 EXHIBITION BELGIUM

Die erfindungsgemäße Hochtemperaturüberzugsmasse für wärmestrahlungsaktive Kompositbeschichtungen mit vitrokeramischer Matrix von Eisenwerkstoffen und das Verfahren zu deren Herstellung wird nachstehend an Hand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert:The high-temperature coating composition according to the invention for heat-radiation-active composite coatings with vitroceramic matrix of ferrous materials and the process for their production will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments:

example 1

Die Ummantelung eines Mantelstrahlheizrohres aus hitzbeständigem Cr-Ni-Stahlblech wird beidseitig durch ein Säurebeizbad chemisch gereinigt, um metallisch reine Oberflächen zu erzeugen.The jacket of a jacket radiant heat pipe made of heat-resistant Cr-Ni steel sheet is chemically cleaned on both sides by an acid pickling bath to produce metallically pure surfaces.

Die trockene Komponente der erfindungsgemäßen Hochtemperaturüberzugsmasse, die sich wie folgt zusammensetzt:The dry component of the high-temperature coating composition according to the invention, which is composed as follows:

Masse in %Mass in% Mischungsanteilmixing ratio BehälterglasmehlContainer glass powder Körnung in mmGrain size in mm 2020 Glühzundermill scale Glasurfrittefrit kleiner 0,1less than 0.1 1515 Chromitchromite ZrO₂ ZrO ₂ kleiner 0,1less than 0.1 1010 MgO-FerrochromschlackeMgO ferrochromium slag kleiner 0,1less than 0.1 88th E-OfenflugstaubEAF flue dust kleiner 0,05less than 0.05 55 FeSi90FeSi90 kleiner 0,08less than 0.08 88th SchamottemehlFireclay flour kleiner 0,08less than 0.08 55 CordieritbruchmehlCordieritbruchmehl kleiner 0,08less than 0.08 22 NiONiO kleiner 0,05less than 0.05 vitrokeramisches Gerüst:vitroceramic scaffold: 1515 kleiner 0,15less than 0.15 1010 kleiner 0,05less than 0.05 22 kleiner 0,03less than 0.03

wird mit Wasser und 5Ma.-% Aluminiumhydroxidsol (bezogen auf trockene Komponente) sowie2Ma.-% Sulfidablauge gemischt, auf Farbkonsistenz gebracht und mittels Spritzpistole auf die Innen- und Außenseite des Mantelstrahlheizrohres in einer Stärke von 0,4mm aufgebracht.is mixed with water and 5Ma .-% Aluminiumhydroxidsol (based on dry component) and 2Ma .-% sulfide liquor, brought to color consistency and spray gun applied to the inside and outside of the radiant tube in a thickness of 0.4 mm.

Dieser so behandelte Strahlheizrohrmantel wird nach der Lufttrocknung mit ca. 50 K/h im Glühofen auf 950°C erwärmt und 4 h auf Temperatur gehalten, um die Vitrokerammatrix mit feinkristalliner Struktur in der Beschichtung auszubilden.After exposure to air drying, this radiant-tube jacket treated in this way is heated to 950 ° C. at about 50 K / h in the annealing furnace and kept at temperature for 4 h in order to form the Vitrokerammatrix with a fine-crystalline structure in the coating.

Der Emissionsgrad des so behandelten Mantelstrahlheizrohres beträgt 0,95 und kann stabil bis 1100°C ohne Abplatzungen auch bei intermittierendem Heizregime betrieben werden.The emissivity of the thus treated radiant tube is 0.95 and can be operated stable up to 1100 ° C without flaking even with intermittent heating regime.

Die Abstrahlleistung steigt um mehr als 5% gegenüber ninem unbehaⁿdelten Strahlheizrohr, zeichnet sich durch längere Haltbarkeit aus und benötigt für gleiche Wärmeleistungen einen geringeren Energieeintrag.The radiation power increases by more than 5% compared to Ninem unbeha ^n-punched radiant heating, characterized by durability and required for the same heat output a lower energy input.

Example 2

Die Strahlungsschirme von Strahlungsrekuperatoren aus warmfesten Stahlblech werden analog des Beispieles 1 bbidseitig behandelt und mit gleicher Masse und in gleicher Stärke beschichtet.The radiation screens of radiation recuperators made of heat-resistant steel sheet are treated bbidseitig analogously to Example 1 and coated with the same mass and the same strength.

Nach der Lufttrocknur g erfolgt eine Wärmebehandlung von 8 h bei 800⁰C zur Ausbildung der vitrokeramischen Matrix in der Kompositschicht.After Lufttrocknur g is a heat treatment of 8 h at 800 ⁰ C to form the vitroceramic matrix in the composite layer.

Durch die Erhöhung des Emissionsgrades mit der Beschichtung auf 0,93 werden um ca. 4% höhere Vorwärmetemperaturen der Verbrennungsluft erreicht. Die Strahlungsschirme verzundern nicht mehr und brauchen nicht wie vorher üblich häufig gewechselt werden, wodurch die Anlagen länger zur Verfügung stehen sowie Material und Energie eingespart wird.By increasing the emissivity with the coating to 0.93, approx. 4% higher preheating temperatures of the combustion air are achieved. The radiation screens no longer scale up and do not need to be changed frequently as usual before, making the systems longer available and saving material and energy.

Example 3

Für den temporären Zunderschutz von Brammen während der Erwärmung im Stoßofen (125O⁰C Walztemperatur) und zum Zweck der effektiveren Wärmeübertragung wird die erfindungsgemäße Überzugsmasse bestehend aus der trockenen Komponente mitFor the temporary scale protection of slabs during the heating in the pusher furnace (125O ⁰ C rolling temperature) and for the purpose of more effective heat transfer, the coating composition of the invention is composed of the dry component with

Ma.-%Wt .-% Mischungsanteilmixing ratio Behälterglasmehl oder SiO 2-AbfallstaubContainerglass meal or SiO 2 waste dust Körnung in mmGrain size in mm 2828 Walzenzundermill scale der FeSi-ProduktionFeSi production kleinerO,3klei nero, 3 1010 Rotschlamm der Al-IndustrieRed mud of the Al-industry Glasurfrittefrit kleiner 0,2less than 0.2 1010 MgO-FerrochromschlackeMgO ferrochromium slag Ca₂FCa ₂ F kleinerO,15klei nero, 15 88th E-Ofen-oderKonverterflugstaubEAF or converter dust flight ZrSiO₄ ZrSiO ₄ kleinerO,O5klei nero, O5 CJlCJL FeSi90FeSi90 kleiner 0,08less than 0.08 88th Schamottemehl aus SekundärmaterialChamotte flour from secondary material kleiner 0,08less than 0.08 22 Al-PulverAl powder kleiner 0,05less than 0.05 33 Spalt-MgO (Teutschenthal)Fission MgO (Teutschenthal) kleiner0,01kleiner0,01 vitrokeramisches Gerüst:vitroceramic scaffold: 1818 kleiner 0,08less than 0.08 55 kleiner 0,05less than 0.05 22 kleiner 0,05less than 0.05 11 kleiner 0,03less than 0.03

sowie Wasser und 3 Ma.-% (bezogen auf die trockene Komponente) Kieselsolgleitbinder auf Farbkonsistenz gebracht und in einer Stärke von ca. 0,4mm auf die Brammenoborfiäche aufgespritzt. Die so mit der Überzugsmasse beschichteten Brammen werden je nach Stahlmarke zwischen 2,5 und 5 h im Gegenstrom des Ofens erwärmt.and water and 3 wt .-% (based on the dry component) silica sol binder brought to color consistency and sprayed in a thickness of about 0.4 mm on the Brammenoborfiäche. Depending on the brand of steel, the slabs thus coated with the coating compound are heated for 2.5 to 5 hours in counterflow of the furnace.

In der Vorwärmzone herrschen Temperaturen von 900 bis 1150°C und innerhalb der Zeit von 0,25 bis 1 h bildet sich auf der Brammenbeschichtung eine dichte vitrokeramische Matrix heraus mit einem wirksamen Schutz gegen die Zunderbildung. Die Beschichtung wird bis zum Austrag der Brammen aus dem Ofen nicht glasig oder teigig und führt nicht zu Verklebungen. Auf Grund der Erhöhung des Strahlungswärmeaustausches zwischen Brammen und Auskleidung konnte die Leistung des Ofens um 8% gesteigert werden bei vermindertem Energieeintrag von 3%. Die Schutzschicht konnte im Zunderbrechgerüst mühelos entfernt werden.Temperatures of 900 to 1150 ° C. prevail in the preheating zone and within the time of 0.25 to 1 h a dense vitroceramic matrix forms on the slab coating with effective protection against scale formation. The coating does not become glassy or doughy until the slabs are removed from the oven and does not lead to sticking. Due to the increase in radiant heat exchange between slab and lining, the performance of the furnace could be increased by 8% with reduced energy input of 3%. The protective layer could be easily removed in the scaling mill.

Claims

1. High-temperature coating composition for thermal radiation active composite coatings with vitroceramic matrix of ferrous materials with a Stiahlungsemissionsgrad to near 1.0 and high thermal and abrasion resistance and elasticity in a wide temperature range (500 to 135O ⁰ C) even with intermittent thermal stress for high temperature stressed steel or cast iron Construction part 8 in thermal installations and the temporary surface protection of iron materials during heating in industrial furnaces, characterized in that the dry component of the coating mixture is composed of:

a) 10 to 80% by weight of absorption-active solids content

b) 2 to 45% by weight of glass and / or vitreous solid content

c) 0.5 to 70% by mass ceramic component

d) 0.1 to 25% by weight of metallic substance content

e) 0.1 to 15% by weight of very finely ground mineralizers

f) 0 to 12% by weight of adhesive-active solids content

in a grain size of at least 60% by mass equal to or less than 0.2 mm and the liquid component of the coating composition is from 1 to 40% by mass.

2. High-temperature coating composition according to claim 1, characterized in that the absorption-active solid content of:

From 5 to 100% by weight of finely divided iron oxide and / or iron oxide mixtures,

and

- 9 to 60Ma .-% finely divided chromium oxide-containing compounds

and

- Obis 30Ma .-% finely powdered, easily oxidized metallic alloys

or
-Obout 60Ma .-% finely divided carbon compounds.

3. High-temperature coating composition according to claim 1 and 2, characterized in that the iron oxide and / or iron oxide in the mineral inventory of the scale of iron and / or iron alloys and / or metallurgical slag (eg., Ferro slag) and / or red mud and / or iron ore and / or iron ore concentrate and / or black metallurgical Ofenflugstaub (eg Ε furnace or converter dust) is located.

4. High temperature coating composition according to claim 1 and 2, characterized in that the chromium oxide-containing compounds are preferably chromite and / or chromite periclase and / or chromium oxide-containing secondary raw materials.

5. high temperature coating composition according to claim 1 and 2, characterized in that the easily oxidizable metallic alloys FeCr and / or FeMn and / or FeSi and / or SiMn.

6. high-temperature coating composition according to claim 1 and 2, characterized in that are used as carbon compounds carbides and / or graphite or -elektrodenbruch.

7. high-temperature coating composition according to claim 1, characterized in that are preferably used as glass and / or vitreous solid fraction finely crushed Silikatglasbruch and / or glaze frits and / or substances based on natural and / or synthetic alkali and / or alkaline earth and / or boron compounds ,

8. high temperature coating composition according to claim 1, characterized in that the ceramic material content of finely divided Al ₂ O ₃ - and / or aluminosilicate and / or MgO compounds, in particular magnesite and / or periclase and / or forsterite and / or MgO-containing ferrochrome slag Ferroalloying industry and / or soapstone and / or serpentine and / or cordierite, preferably of secondary material.

9. High-temperature coating composition according to claim 1, characterized in that the metallic material content of finely ground powder of the metals Al and / or Cr and / or Ni and / or NiAl and / or Ti and / or wholly or partly replaced by metallic alloys such as FeMn and FeSi and / or SiMn and / or FeCr.

10. High temperature coating composition according to claim 1, characterized in that the mineralizers ZrO ₂ , ZrSiO ₄ , TiO ₂ , ZnO, fluorides, sulfides, phosphates or mixtures thereof.

11. High-temperature coating composition according to claim 1, characterized in that the adhesion-active FeststoffenteiI consists of NiO and / or CoO and / or CuO and / or MoO ₃ and / or sulfonates and / or chlorides and / or sulfides.

12. High temperature coating composition according to claim 1, gekonnzeichnet characterized in that the liquid component is water and / or alcohol derivatives and / or a colloid solution (sol), preferably a silica sol-sodium polyphosphate mixture or Aluminiumhydroxidsol and / or dispersion and / or suspension and / or organic or inorganic binders, preferably a silica gel based slide binder.

13. A process for the preparation of heat radiation active composite coatings with vitroceramic matrix of ferrous materials using high temperature coating compositions according to claim 1 to 12, characterized in that the coated steel or cast structural parts after an optional chemical and / or mechanical cleaning by known methods coated and then subjected to a defined dry and heat treatment to form the Vitrokerammatrix in the layer or the heat treatment is carried out with the heating of the feedstock in the oven.

14. The method according to claim 13, characterized in that the drying and heat treatment to form the Vitrokerammatrix in the layer depending on the material composition of the substrate and application temperature in the temperature range of 100 to 1350 ⁰ C at hold times of 0.25 to 35 h.