一种可粘附高温钢坯的水基防护涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可粘附高温钢坯的水基防护涂料及其制备方法，属于金属高温防护领域。由主体粉料及0-3wt％无机粘结剂、3-5wt％自制添加剂等组成。主体粉料来源于粘土、菱镁矿、硅藻土、磁铁矿及冶金尾渣等天然原料，自制添加剂为包含表面活性剂及含Zn组分的溶胶体系。粉料球磨至300目以下，浆料密度调至1.2-1.5g/cm3，喷涂温度越高密度越低。该涂料适用于喷涂钢坯温度1200℃以下，炉内1-10小时高温过程。可调控钢坯微量元素的分布，不改变钢坯表面物化特性，并可降低烧损60％以上。本发明专利技术提供的技术对冶金行业节能降耗、提高钢材质量，增强钢铁企业核心竞争力有积极推动作用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于金属高温防护领域。由主体粉料及0-3wt％无机粘结剂、3-5wt％自制添加剂等组成。主体粉料来源于粘土、菱镁矿、硅藻土、磁铁矿及冶金尾渣等天然原料，自制添加剂为包含表面活性剂及含Zn组分的溶胶体系。粉料球磨至300目以下，浆料密度调至1.2-1.5g/cm3，喷涂温度越高密度越低。该涂料适用于喷涂钢坯温度1200℃以下，炉内1-10小时高温过程。可调控钢坯微量元素的分布，不改变钢坯表面物化特性，并可降低烧损60％以上。本专利技术提供的技术对冶金行业节能降耗、提高钢材质量，增强钢铁企业核心竞争力有积极推动作用。【专利说明】
本专利技术涉及一种可粘附高温钢坯的水基防护涂料的制备方法，特别是指能粘附室 温至1200°C高温钢坯的一种水系无机防护涂料的制备方法。属于金属高温涂层防护领域。
技术介绍
钢坯的加热是钢材锻压和轧制前必不可少的重要工序，提高钢坯温度是改善其塑 性的重要方法。由于钢件在加热炉内被长时间加热，其表面与气氛中的氧在高温下发生强 烈的氧化反应而生成大量的氧化铁皮，钢坯加热过程氧化烧损会给钢铁企业造成重大损 失，不但多消耗能源，降低钢坯成材率，而且造成了轧制后钢材质量下降，加热炉使用周期 缩短等。涂层防护技术可有效保护基体，降低氧化烧损，提高表面质量。钢坯从连铸输送 到均热炉前，温度会降到600°C -800°C左右，这一过程氧化烧损相对较轻。主要的氧化烧 损发生在轧制前的毛坯均热过程，这一过程温度达到1200°C -1300°C。由于钢坯轧制前 一直处于高温动态输送过程，这就需要水基常温涂料能够在60(TC -80(TC左右喷涂粘附 在高温钢坯表面，并形成一层防护涂层。而现有的涂料性能往往不能满足此要求，或是在 600°C -80(TC左右不能粘附在钢坯表面，或是粘附在钢坯表面导致钢坯腐蚀。因而，解决 水基涂料在高温钢坯上的粘附难题，对高温防护涂料的大规模推广应用具有重大的现实意 义。 在美国、日本和西欧国家，工业上主要采用以金属氧化物、微晶玻璃和成分复杂的 混合物为基体的耐热材料，在轧制、锻造和热处理各种碳钢、合金钢及多种合金时防止高温 氧化。这类涂料在工业发达国家已系列化，如美国Advanced Technical Products公司的 ATP Metallurgical Coatings系列高温防氧化脱碳涂料、英国的Berktekt系列金属高温保 护涂料、日本渗碳株式会社的特许耐热涂料系列等。上述涂料均是涂敷在常温钢坯上，且普 适性及防护效果均有限，限制了涂层技术的大范围推广应用。 近年来，国内也开展了钢铁高温防氧化涂料的研究开发和生产，生产厂商和科研 机构主要有中国科学院过程工程研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所浙江黄岩特种涂料 厂、武汉材料保护研究所等。此外还有一些钢铁公司内部自产自销高温防氧化涂料。战凤 昌、黄元森等的研究成果（如K-氧化错涂料，202抗氧化防脱碳保护涂料等）均已申请到专 利并已在实际生产中尝试。熊星云和崔崑等研制的防氧化涂料改善了烧重油和水蒸气环境 下涂层的抗氧化保护效果，但是存在后期剥落困难、传热不均等问题。徐小连等[研制的镍 铬合金钢钢坯抗高温氧化涂料，能耐1300°C以上高温，但防护效果有限。以上涂料亦为涂敷 在常温钢坯表面，对高温钢坯的在线喷涂工艺均未提及。 引入高温粘结剂可以改善涂料在高温基体上的粘附效果，我国在50年代就开始 了对高温粘结剂的研制开发，已形成此类较为齐全的体系，有粘结剂2800多个品种。有机 粘结剂的类型主要包括，酚醛树脂粘结剂、呋喃树脂粘结剂、有机硅类粘结剂、聚酰亚胺粘 结剂、聚苯并咪唑粘结剂及C0PNA树脂粘结剂等，但他们的使用温度多局限在500°C以下。 陶瓷型高温粘结剂主要以高熔点石英、长石为主要原料，加入硼砂、硝酸钠为助熔剂将它们 混和均匀，在高温下熔融，并经淬火，粉碎，制得一种玻璃状的熔料，可以承受更高温度，但 往往不稳定，不利于运输、储存，且会腐蚀金属基体，从而降低涂料的防护效果。 邱树恒等人研究了一种低软化温度无机胶粘剂，主要成分是废玻璃粉、B20 3、ZnO、 P2〇5等氧化物为原料，得到了低软化温度的无铅环保型玻璃，玻璃的构架以硼酸盐网络为 主，由于硼在高温下存在易挥发的特性，一般情况下这种粘结剂在高温下的活性会导致其 对钢基体的腐蚀。 中国专利CN101462858A公布了一种高温钢件标号无机涂料，其中粘结剂为低温 无铅玻璃粉与水玻璃的混合物，这种无铅玻璃粉是由P 2〇5、B203、ZnO、Na20组成的，这种高温 粘结剂虽然能让无机涂料实现高温下对钢件的标示，但其中的玻璃粉及水玻璃在1000? 1300°C下对钢坯基体有很大的腐蚀性，因此这种玻璃粉并不能用于钢坯连铸连轧工艺中的 高温热处理暂时性保护涂层中。 综上，现有工艺技术均未能在保障防护效果的前提下，实现水基涂料与高温钢坯 的瞬时结合。本专利技术重点解决水基涂料在高温钢坯上的粘附难题，从而减少氧化损失，提高 除鳞效果；在连轧连铸做为钢铁企业主要生产工艺的背景下，对高温防护涂层技术的大规 模推广应用具有重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种可粘附高温钢坯的水基防护涂料的制备方法，无需外加粘结剂， 可直接粘附在高温（1200°C以下）钢坯表面，起到减少钢坯氧化烧损，改善除鳞效果的作 用。适用于钢坯连铸连轧工艺中高温防护涂层技术及高温钢表面黑皮化技术。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 本专利技术提供的水基防护涂料粉料组分如下： 【权利要求】1. 一种水基防护涂料，其特征在于： 所述水基防护涂料粉料组分如下：以上除自制添加剂及无机粘结剂外的其他组分来源于粘土、菱镁矿、硅藻土、磁铁矿及 冶金尾渣等天然原料，无机粘结剂喷涂常温钢坯时不用添加，喷涂高温钢坯时需要添加；所 有矿物混合球磨至300目以下；自制添加剂为包含表面活性剂及含Zn组分的溶胶体系；粉 料加水最终密度调至1. 2-1. 5g/cm3。2. 按权利要求1所述的水基防护涂料，除自制添加剂及无机粘结剂外的其他组分来源 于粘土、菱镁矿、硅藻土、磁铁矿及冶金尾渣中的3-5种。3. 按权利要求1所述的水基防护涂料，其特征在于稀土氧化物来自冶金尾渣，根据钢 坯品种及加热炉参数选择合适比例添加。4. 按权利要求1所述的水基防护涂料，其特征在于粉料加水密度调至1. 2-1. 5g/cm3， 喷涂温度越高密度越低。5. 按权利要求1所述的水基防护涂料，其特征在于自制添加剂制备流程为：将十二烷 基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠及聚丙烯酸钠中的一种或几种按 质量分数〇.2-1%放入水中搅拌，然后按质量分数15-20 (%加入211〇、21^04及211(0!1)2中的 2-3种添加到先前配制的液体中在50-80°C搅拌3-5min。6. 按权利要求1所述的水基防护涂料，其特征在于无机粘结剂为磷酸盐类粘结剂及低 熔点玻璃粘结剂的一种或组合，按比例〇_3wt%添加到上述涂料中，喷涂常温钢坯时不用添 力口，喷涂高温钢坯时，按具体参数选择合适比例添加。7. 按权利要求5所述的水基防护涂料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水基防护涂料，其特征在于：所述水基防护涂料粉料组分如下：以上除自制添加剂及无机粘结剂外的其他组分来源于粘土、菱镁矿、硅藻土、磁铁矿及冶金尾渣等天然原料，无机粘结剂喷涂常温钢坯时不用添加，喷涂高温钢坯时需要添加；所有矿物混合球磨至300目以下；自制添加剂为包含表面活性剂及含Zn组分的溶胶体系；粉料加水最终密度调至1.2‑1.5g/cm3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仉小猛，魏连启，叶树峰，单欣，陈运法，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11