涂布工业炉内表面的热辐射涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种涂布在工业炉内表面上的热辐射涂料，例如热裂解炉、热处理炉、退火炉和加热炉，以改进热效率。所述的热辐射涂料包括由细度为１５０目或更小的作为主组分的９６～９８．９ｗｔ％的钛铁矿、１～４ｗｔ％作为粘合剂的粘土和０．１ｗｔ％作为分散剂的磷酸钠组成的组合物，以４０～６０ｗｔ％的组合物和４０～６０ｗｔ％的水的混合淤浆的形式使用。主要包括钛铁矿的热辐射涂料比常规耐热材料具有更高辐射系数的优点。特别是当施加在氧化气氛、１０００℃或更高温度下操作的炉中时，在长时间后热辐射涂料的辐射系数没有减少，因此减少了炉的燃料消耗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
涂布工业炉内表面的热辐射涂料
本专利技术一般涉及涂布工业炉内表面的热辐射涂料，例如热裂解炉、热处理炉、退火炉和加热炉，以改进热效率，特别是涉及具有高辐射系数的陶瓷涂料，主要由具有高黑度在高温氧化气氛下稳定的钛铁矿组成。
技术介绍
如本领域的普通技术人员所熟知的，在各种工业炉例如石油化工中使用的热裂解炉、陶瓷工业中使用的焙烧炉或加热炉及钢铁工业中使用的热处理炉和退火炉中用作热源的由燃料产生的总能量可分为三种形式的能量：传输给工业炉中加热体的能量，传输给工业炉中耐热材料的能量和一些其他的能量例如预热能量和散逸的能量。特别是，燃料产生的能量大部分被耐热材料所吸收。构成工业炉的耐热材料吸收能量并根据Kirchihoff定律再将能量以辐射热的形式辐射到加热体。根据Kirchihoff定律，如果吸收能量体是理想的黑体，辐射系数ε等于吸收系数α，即，ε＝α。但是真实理想的黑体实际上并不存在，因此一种的材料的辐射系数表示为相对理想黑体的比例，而且所有材料具有固有的辐射系数。同时，工业炉中一定比例的辐射随炉中的温度增加迅速增加，特别是在高温下通过辐射能实现了大多数的热传导。例如，当工业炉中的温度达到约800℃时，在工业炉中近红外线与远红外线的比例相等。另一方面，当温度增加到1000～1300℃时，近红外线(0.8～4μm)的比例增加到90％或更高，产生约5％的可见光。因此，如果一种材料-->不能吸收近红外线，那么很难预期这种材料以辐射热的形式辐射已经吸收到自身中的近红外线，因此改进燃料的效率。但是，能充分吸收近红外线的材料在地球上极其稀有，而且一些吸收近红外线的材料容易被热所氧化，因此不能耐受长时间的热应力。耐火砖和陶瓷纤维已经被广泛地用作常规的耐热材料用于工业炉的内表面，但这些材料不吸收近红外线，因此它们不能充分辐射需要的辐射热。在相对低的温度下，耐火砖的吸收率为75～80％，即，耐火砖的辐射系数为0.75～0.80，但当炉温度大于1000℃时，耐火砖的吸收率迅速下降。另外，耐火砖在高温下迅速劣化。另外，陶瓷纤维的缺点在于它们的表面被热所玻璃化。当陶瓷纤维的表面被玻璃化时，表面形成结块使陶瓷纤维的吸收率减少到约30％，因此，不能预期从玻璃化陶瓷纤维得到辐射热。如上所述，用作工业炉常规耐热材料的耐火砖和陶瓷纤维的辐射系数在相对低的温度下为0.75～0.80，因此在这样的温度下可保证改进的燃料效率。但是，当工业炉在高温下操作时，辐射系数迅速降低，而且由于耐火砖或陶瓷纤维的玻璃固化和劣化其黑度逐渐下降，因此必然降低燃料效率。因此，需要开发一种技术，其中具有高辐射系数的热辐射涂料涂布在工业炉的内表面以改进能量效率并延长耐热材料预期的使用寿命。考虑颜色和辐射系数，用作本专利技术的热辐射涂料是石墨和碳化-->硅。石墨具有最高的辐射系数但容易与大气中的氧反应而被碳化，因此其不是优选的用作本专利技术的热辐射涂料。同时，用于涂布工业炉内表面的主要由碳化硅(SiC)组成的热辐射涂料是工业化的产品，而且可选择的用于一些工业炉中。碳化硅基涂料包括一种由细度为200目或更小的烃粉末作为主要组分和少量的粘合剂和添加剂组成的组合物，以组合物和水的混合淤浆形式使用。同时，使用喷雾枪将混合淤浆涂布在工业炉内表面上到厚度为0.5～1.0mm。如上所述，涂布有碳化硅基热辐射涂料的工业炉有利的是缩短了将工业炉加热到希望的温度所需要的时间，辐射到加热体上的能量如所希望的增加了，而散逸到工业炉外部的能量减少了，因此改进了燃料效率。此时，取决于工业炉类型和操作条件的燃料效率改进约2～20％。为什么碳化硅基的热辐射涂料可提供改进燃料效率的主要原因在于工业炉内表面的热辐射系数如所希望的提高了。但是，碳化硅容易在800℃或更高的温度下氧化气氛中被氧化。如果被氧化，碳化硅(SiC)转化为硅石酸(SiO2)而且碳化硅基涂料颜色发白减少了涂料的黑度(辐射系数)，因此燃料效率变差。因此，不希望将碳化硅基热辐射涂料施加到在800℃或更高温度下操作的工业炉中。例如，当碳化硅基涂料施加到钢铁工业中使用的在1200℃～1250℃操作的间歇型锻炉中，碳化硅被完全氧化，其在72小时操作后颜色发白，因此不能提高燃料效率。-->专利技术公开因此，在牢记上述涂布工业炉内表面常规热辐射涂料中存在的缺点的情况下，提出了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种具有优异耐久性的热辐射涂料，所述的涂料比工业炉内表面的耐热材料具有更高的辐射系数，在高温氧化气氛下物理化学稳定，并牢固地结合在工业炉内表面上。本专利技术的涂布工业炉内表面的热辐射涂料包括一种组合物，所述的组合物含有作为主组分的钛铁矿、作为粘合剂少量的粘土和作为分散剂少量的磷酸钠。实施本专利技术的优选模式根据本专利技术，提供一种涂布工业炉内表面的热辐射涂料，包括由细度为150目或更小的96～98.9wt％钛铁矿、1～4wt％粘土和0.1wt％磷酸钠组成的组合物。热辐射涂料以基于混合淤浆重量40～60wt％的组合物和40～60wt％的水的混合淤浆的形式使用。以下详细描述为什么特别限定热辐射涂料组分的理由。本专利技术涂料中含有的作为主组分的钛铁矿(FeTiO2)是一种天然矿石不需要分离处理，尽管钛铁矿组成根据矿的不同有微小的变化，但通常包括相似量的TiO2和Fe2O3作为主组分，少量的无机材料。由于含有Fe2O3作为主组分，钛铁矿在高温下呈黑色，比常规的耐热材料具有更高的辐射系数，在1000℃或更高的温度下物理化学稳定，因此可用作涂布高温操作的工业炉内表面的材料。同时，已经开发了一种热辐射涂料，其主要由通过化学熔炼钛铁矿或精制钛炉渣提取得到的二氧化钛(TiO2)组成，但是由于该二氧-->化钛基热辐射涂料在高温下化学不稳定，涂料发白，产生了不希望的新化合物，在高温下金属组分沉淀迅速降低了二氧化钛基涂料的辐射系数。因此，二氧化钛基涂料没有实现工业化。由于在化学熔炼为从钛铁矿得到二氧化钛过程中发生了各种的化学反应，构成二氧化钛组分之间的结合力被削弱，使二氧化钛基涂料物理化学变得不稳定，这是被认为为什么在高温下二氧化钛基涂料化学不稳定的原因。但是，在本专利技术热辐射涂料中包含的作为主组分的钛铁矿没有经任何的化学反应过程处理，而是从天然矿石中得到的仅仅是物理破碎，因此物理化学稳定从而在高温气氛下具有连续的高辐射系数。另外，钛铁矿被破碎为细度为150目或更低的粉末以均一地分散在含有粘合剂、分散剂和水的混合淤浆中，如希望地结合在工业炉内表面上。同时，作为粘合剂使用的粘土其作用可增加混合淤浆的粘合强度以稳定地在工业炉内表面上涂布混合淤浆，而所述淤浆不流下来，也可作为分散剂。当热辐射涂料中粘土的含量小于1％时，不可能如希望地将混合淤浆结合到工业炉的内表面上。另一方面，当其含量大于4％时，钛铁矿相对地减少从而由于增加了工业炉内表面的辐射系数减少了燃料节约效应。因此，优选粘土的含量为1～4％。作为分散剂使用的磷酸钠其作用是均一地将钛铁矿粉末和粘土分散在混合淤浆中。在各种分散剂中，磷酸钠对本专利技术的涂料是最适用的，其具有理想的可分散性，当其含量在混合淤浆中为0.1％时，从经济效益上看是优选的。当本专利技术的热辐射涂料的组合物与水混合生成混合淤浆时，优选-->基于混合淤浆总重量40～60wt％的组合物与40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂布工业炉内表面的热辐射涂料，包括：由细度为１５０目或更小的９６～９８．９ｗｔ％钛铁矿、１～４ｗｔ％粘土和０．１ｗｔ％磷酸钠组成的组合物，所述的热辐射涂料以基于混合淤浆重量４０～６０ｗｔ％的组合物和４０～６０ｗｔ％的水的 混合淤浆的形式使用。

【技术特征摘要】
KR 2002-2-1 10-2002-00059301.一种涂布工业炉内表面的热辐射涂料，包括：由细度为150目或更小的9...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东善，
申请(专利权)人：姜东善，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]