一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，原料包括：纯刚玉，碳化硅，氧化锆，氧化铝，硅酸盐耐火材料，稀土元素氧化物。本发明专利技术还提供了上述节能高温辐射喷涂料的制备方法。本发明专利技术提高了基体材料黑度，又保持了相应的耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能，并且还提高了涂层的整体强度和致密性。稀土元素氧化物的掺入能提高反应物的活性，同时也是掺杂和稳定涂层结构的优选材料。进一步依据此喷涂料的特性，首次喷涂该涂料后，制定合理的硅钢退火炉升温曲线，使喷涂后形成结构致密的涂层，并与炉衬很好地结合在一起，从而有效保护炉衬，防止耐材剥落。

An Energy-saving High Temperature Radiation Spraying Coating for Annealing Furnace of Silicon Steel and Its Preparation Method and Application

The invention provides an energy-saving high-temperature radiation spraying coating for annealing furnace of silicon steel. The raw materials include pure corundum, silicon carbide, zirconia, alumina, silicate refractory material and rare earth oxide. The invention also provides the preparation method of the energy-saving high-temperature radiation spraying coating. The invention improves the blackness of the matrix material, maintains the corresponding excellent properties of heat resistance, high strength, corrosion resistance and wear resistance, and also improves the overall strength and compactness of the coating. The doping of rare earth oxide can improve the reactant activity, and it is also the preferred material for doping and stabilizing the coating structure. According to the characteristics of the spraying coating, after the first spraying of the coating, a reasonable heating curve of the annealing furnace for silicon steel is drawn up, so that a compact coating can be formed after spraying, which is well combined with the furnace lining, thus effectively protecting the furnace lining and preventing the spalling of refractories.

【技术实现步骤摘要】
一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于硅钢退火炉生产
，具体涉及一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
在硅钢退火炉实际生产过程中，由于退火炉工艺温度高，生产节奏快，随着时间推移炉体耐材不断老化，炉壳温度较高，而且炉内耐材时常有剥离掉落的情况发生，不仅导致炉子能耗居高不下，而且掉落的耐材还经常造成带钢产生压印缺陷。因此，通常需要对退火炉内衬表面进行保护，以减少火焰、高温气体直接对内衬的冲蚀，提高炉内耐材的使用寿命，在退火炉炉内耐材表面覆盖涂料是一种非常方便的选择。涂料的使用可以使得炉内耐材更加密封、保温，降低退火炉的散热损失，提高热效率，也延长了其大修周期，节约成本，起到保护节能作用。但是现有的防护涂料存在涂装效果不理想以及防护效果不佳等各种问题，特别是涂层与炉衬结合不紧密、密度低，抗热性、耐腐蚀性、耐磨性较差等问题，严重限制了硅钢退火炉炉内耐材涂料的推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料及其制备方法和应用，该喷涂料能够应用于各类硅钢退火炉中，有效降低炉壳温度，提高退火炉热效率，达到节能的目的，同时也有效保护退火炉炉衬耐材。本专利技术第一方面提供了一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，原料包括：以重量百分比计，纯刚玉45～55％，碳化硅3～7％，氧化锆6～8％，氧化铝8～12％，硅酸盐耐火材料18～22％，以及稀土元素氧化物3～7％。本专利技术提供的节能高温辐射喷涂料主要采用纯刚玉并掺混碳化硅、氧化锆、氧化铝、硅酸盐耐火材料等多种物质高温混合成固溶体，不仅提高了基体材料黑度，并相应的保持了涂料原有的抗热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能，加上合理的炉内烘烤温度，喷涂后形成的涂层具有高的整体强度和致密性。稀土元素氧化物的掺入显著提高了反应物的活性，同时稀土元素氧化物也是掺杂和稳定涂层结构的优选材料。在炉衬耐材上喷涂该涂料后形成的涂层具有较高的可见光和近红外光反射率、较高的热红外发射率和高温稳定性等特性，极大提高退火炉热效率，达到节能的目的。同时还具有良好的物理性能、化学性能和施工性能。其工作温度范围为：450－1800℃。优选的，所述稀土元素氧化物包括La2O3、Ce2O3或Rb2O中的一种。优选的，所述稀土元素氧化物为La2O3。优选的，所述硅酸盐耐火材料包括硅酸锆、硅酸铝、硅酸钠或硅酸钾中的一种。优选的，所述纯刚玉的粒径≤0.05mm，所述碳化硅的粒径为10-50nm，所述氧化锆的粒径120-150nm，所述氧化铝粒径为20～40μm，硅酸盐耐火材料的粒径为5-15μm，所述稀土元素氧化物的粒径为70-100μm。选择不同粒径级别的原料颗粒形成具有特定粒度分布组成的涂料，能够更好的渗透炉衬形成紧密的过渡层，显著增强涂料对炉衬内表面的附着力，利于形成稳定牢固的涂层结构，不易剥落，且形成的涂层表面表面能低，耐气流冲刷。本专利技术第二方面提供了上述用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料的制备方法，步骤包括：将所述碳化硅，氧化锆，氧化铝，硅酸盐耐火材料混合均匀后高温烧结得到固溶体，所述固溶体粉碎后与纯刚玉、稀土元素氧化物高温掺杂。优选的，所述高温烧结的工艺条件为：温度1200-1300℃，时间为0.5-1h。优选的，所述高温掺杂的工艺条件为：温度900-1000℃，时间为2-3h。本专利技术第三方面提供了上述用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料在制备硅钢退火炉炉衬耐材涂层中的应用。优选的，所述硅钢退火炉炉衬涂层的制备方法包括：将上述用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料喷涂于硅钢退火炉炉衬，提升炉温至600℃，在炉温达到300℃前控制升温速率为15-30℃/h,在炉温达到600℃前控制升温速率为25-45℃/h，在炉温达到100-200℃时保温24-28h，升温结束即得涂层。该升温曲线符合所述节能高温辐射喷涂料的特性，使涂料能够快速烘干并与炉衬表面牢固结合形成结构致密的涂层，并与炉衬很好地结合在一起，从而有效保护炉衬。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的节能高温辐射喷涂料喷涂在硅钢退火炉炉衬后，配合合理的硅钢退火炉升温曲线，涂料会在炉衬表面形成一层致密的涂层，该涂层会屏蔽热量散失，即当炉衬吸热量增加，大量不能通过炉壁向外及时传递的热量会改变为1～5μm波长的热量向炉膛内辐射。1～5μm波长的热量极易被带钢吸收，因此退火炉的热效率提高，从而达到节能的目的。另一方面，喷涂后形成的涂层结构致密，可隔开腐蚀气氛，且涂层与炉衬基体结合力强，涂层能渗透基体形成过渡层和稳定的涂层结构，耐气流冲刷和热冲击。因此对于炉衬耐材具有保护作用，并防止耐材剥落。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1本实施例提供了一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，原料包括：以重量百分比计，纯刚玉50％，碳化硅5％，氧化锆6％，氧化铝12％，硅酸锆22％，La2O35％，且所述纯刚玉粒径≤0.05mm，所述碳化硅的粒径为10-50nm，所述氧化锆的粒径120-150nm，所述氧化铝粒径为20～40μm，硅酸锆的粒径为5-15μm，所述La2O3的粒径为70-100μm。将上述碳化硅，氧化锆，氧化铝，硅酸锆按配比混合均匀后高温烧结得到固溶体，高温烧结温度1200℃，时间为1h，所述固溶体研磨粉碎后与纯刚玉、La2O3高温掺杂，高温掺杂温度1000℃，时间为3h，得节能高温辐射喷涂料。将上述节能高温辐射喷涂料喷涂于硅钢退火炉炉衬耐材内表面，首次升温，在炉温达到300℃前控制升温速率为20℃/h,在炉温达到600℃前控制升温速率为40℃/h，在炉温达到200℃时保温24h，升温至600℃后结束升温，即得涂层。对所得涂层进行性能测试，测试结果如表1所示。表1涂层性能测试结果表红外波段平均辐射率＞0.95涂层工作温度450－1800℃附着力0级抗热冲击能力抗热冲击能力佳，涂层不开裂、不脱落线膨胀系数7×10-6/℃抗折强度(1300℃)280/Mpa抗张持久强度(1000℃1000H)98/Mpa弹性模量3.6×105/Mpa储存期10个月对比例1本实施例提供了一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，原料包括：碳化硅10％，氧化锆12％，氧化铝24％，硅酸锆44％，La2O310％，所述碳化硅的粒径为10-50nm，所述氧化锆的粒径120-150nm，所述氧化铝粒径为20～40μm，硅酸锆的粒径为5-15μm，所述La2O3的粒径为70-100μm。将上述碳化硅，氧化锆，氧化铝，硅酸锆按配比混合均匀后高温烧结得到固溶体，高温烧结温度1200℃，时间为1h，所述固溶体研磨粉碎后与La2O3高温掺杂，高温掺杂温度1000℃，时间为3h，得节能高温辐射喷涂料。将上述节能高温辐射喷涂料喷涂于硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，其特征在于：原料包括：以重量百分比计，纯刚玉45～55％，碳化硅3～7％，氧化锆6～8％，氧化铝8～12％，硅酸盐耐火材料18～22％，以及稀土元素氧化物3～7％。

【技术特征摘要】
1.一种用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，其特征在于：原料包括：以重量百分比计，纯刚玉45～55％，碳化硅3～7％，氧化锆6～8％，氧化铝8～12％，硅酸盐耐火材料18～22％，以及稀土元素氧化物3～7％。2.如权利要求1所述的用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，其特征在于：所述稀土元素氧化物包括La2O3、Ce2O3或Rb2O中的一种。3.如权利要求2所述的用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，其特征在于：所述稀土元素氧化物为La2O3。4.如权利要求1所述的用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，其特征在于：所述硅酸盐耐火材料包括硅酸锆、硅酸铝、硅酸钠或硅酸钾中的一种。5.如权利要求1所述的用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料，其特征在于：所述纯刚玉的粒径≤0.05mm，所述碳化硅的粒径为10-50nm，所述氧化锆的粒径120-150nm，所述氧化铝粒径为20～40μm，硅酸盐耐火材料的粒径为5-15μm，所述稀土元素氧化物的粒径为70-100μm。6.如权利要求1～5任一项权利要求所述的用于硅钢退火炉的节能高温辐射喷涂料...

【专利技术属性】
技术研发人员：于浩淼，汤小超，谢宇，王磊，胡志远，孙茂林，余威，
申请(专利权)人：首钢智新迁安电磁材料有限公司，北京首钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13