在热轧中降低氧化皮产生的化学方法技术

本发明专利技术涉及用于金属基材的保护性涂料组合物和在其上形成的陶瓷膜涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在热轧中降低氧化皮产生的化学方法相关申请的陈述本申请要求2018年2月15日提交的美国临时申请号62/631,223的优先权，其通过引用以其整体并入本文。专利
本专利技术一般性涉及热处理保护性涂料，其在长的热处理计划期间为金属提供暂时的保护以防止氧化，并且特别是涉及高温保护性涂料膜，用于在制造或制备钢的钢热轧期间减少氧化皮。专利技术背景钢板的常规热轧方法主要包括金属坯料再加热、热轧和卷曲(图1)。在再加热过程期间，通过在再加热炉中燃烧天然气将钢金属坯料加热至约1250℃。由于再加热炉内严重的氧化气氛、高温和长保持时间，在金属坯料表面上将形成厚的氧化皮(可能几毫米厚)。钢上的氧化皮的主要组分是方铁矿、磁铁矿和赤铁矿，其中60%-95体积%为方铁矿。必须从再加热炉出口附近的钢表面去除该氧化皮，并且由于氧化造成的损失率可以达到0.5%-2.5%(参见Graf等人)。这不仅减少了钢的加工生产率，而且还影响钢表面质量。将含有高熔点无机材料的组合物施加到钢表面形成保护性涂层，通过该涂层可以防止钢表面在再加热过程期间氧化/脱碳。已经有关于保护性涂料的报道，例如，中国专利CN102584258(‘258)描述了高温保护性涂料，其可以在1250℃-1500℃的温度下在再加热炉中保护钢金属坯料2小时-6小时(即，减少氧化皮产生超过80%)。在中国专利‘258中描述的保护性涂料组合物由下表1中的成分的混合物组成。表1.中国专利‘258中的阻垢(scaleblocking)涂料的化学组成<br>化学组成组合物重量%二氧化硅溶胶粘结剂12-18磷酸铝硬化剂18-22ZrO212-18CSi25-30Al2O318-23增塑剂0.5-1.5尽管已经进行了一些关于这样的保护性涂料的研究，但是仍然强烈需要在金属基材上热加工操作期间阻止氧化皮形成的方法。专利技术概述在一个实施方案中，本公开提供用于金属基材以减少热加工期间氧化皮形成的保护性涂料，所述保护性涂料包含至少一种以约30.0重量%至约90.0重量%范围内的量存在的高熔点无机材料和至少一种以约0.5重量%至约30.0重量%范围内的量存在的硅酸盐，其中所述重量%通过所述保护性涂料组合物的总重量测定。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料为碳化物、氮化物、硼化物、金属氧化物、其混合物或其复合材料。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料选自煅烧氧化铝、硅酸锆(ZrO2·SiO2，Zircopax™)、硅酸锆和二氧化硅的混合物(ZircopaxPlus™)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅及其组合。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料为硅酸锆、二氧化硅和碳化硅的混合物、或煅烧氧化铝和碳化硅的混合物。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料的中值粒度在约5μm至约44μm范围内。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料以选自以下范围的量存在：约30.0重量%至约40.0重量%、约30.0重量%至约50.0重量%、约30.0重量%至约60.0重量%、约30.0重量%至约70.0重量%、约30.0重量%至约80.0重量%、约30.0重量%至约90.0重量%、约40.0重量%至约50.0%、约40.0重量%至约60.0重量%、约40.0重量%至约70.0重量%、约40.0重量%至约80.0重量%、约40.0重量%至约90.0重量%、约50.0重量%至约60.0重量%、约50.0重量%至约70.0重量%、约50.0重量%至约80.0重量%、约50.0重量%至约90.0重量%、约60.0重量%至约70.0重量%、约60.0重量%至约80重量%、约60.0重量%至约90.0重量%、约70.0重量%至约80.0重量%、约70.0重量%至约90.0重量%、约80.0重量%至约90.0重量%，其中所述重量%通过所述保护性涂料的总重量测定。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料以所述保护性涂料总重量的约40.0重量%至约90.0重量%范围内的量存在。在一些实施方案中，所述至少一种硅酸盐为粘土。在一些实施方案中，所述粘土选自高岭土、滑石、石英、长石、膨润土、蓝晶石、多水高岭土、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱石、叶蜡石、绿土、绿脱石、凹凸棒石、坡缕石、海泡石、海沧石(hormite)、绿泥石、铝硅酸盐及其混合物。在一些实施方案中，所述粘土为高岭土或膨润土。在一些实施方案中，所述至少一种硅酸盐以所述保护性涂料组合物总重量的约0.1重量%至约2.0重量%范围内的量存在。在一些实施方案中，所述至少一种硅酸盐以所述保护性涂料总重量的约10.0重量%至约30.0重量%范围内的量存在。在一些实施方案中，所述保护性涂料进一步包含水作为载体。在一些实施方案中，水以所述保护性涂料总重量的约20.0重量%至约50.0重量%范围内的量存在。在一些实施方案中，所述保护性涂料进一步包含选自分散剂、增稠剂、消泡剂或其组合的添加剂；其中所述分散剂选自聚丙烯酸酯聚合物，其中所述增稠剂为选自羧甲基纤维素的亲水性聚合物，并且其中所述消泡剂选自表面活性剂。在一些实施方案中，所述添加剂以所述保护性涂料总重量的约0.1重量%至约2.0重量%范围内的量存在。在一个实施方案中，本公开提供用于金属基材以减少热加工期间氧化皮形成的保护性涂料，所述保护性涂料包含约45.0重量%至约90.0重量%的至少一种高熔点无机材料、约10.0重量%至约46.0重量%的至少一种硅酸盐，其中所述重量%通过所述保护性涂料的总重量测定。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料为碳化物、氮化物、硼化物、金属氧化物、其混合物或其复合材料。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料选自煅烧氧化铝、硅酸锆(ZrO2·SiO2，Zircopax™)、硅酸锆和二氧化硅的混合物(ZircopaxPlus™)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅及其组合。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料为硅酸锆、二氧化硅和碳化硅的混合物。在一些实施方案中，所述至少一种硅酸盐为粘土。在一些实施方案中，所述粘土选自高岭土、滑石、石英、长石、膨润土、蓝晶石、多水高岭土、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱石、叶蜡石、绿土、绿脱石、凹凸棒石、坡缕石、海泡石、海沧石、绿泥石和铝硅酸盐及其混合物。在一些实施方案中，所述粘土为高岭土。在一个实施方案中，本公开提供用于金属基材以减少热加工期间氧化皮形成的保护性涂料，所述保护性涂料包含约45.0重量%至约90.0重量%的至少一种高熔点无机材料、约0.1重量%至约3.0重量%的至少一种硅酸盐，其中所述重量%通过所述保护性涂料的总重量测定。在一些实施方案中，所述至少一种高熔点无机材料为碳化物、氮化物、硼化物、金属氧化物、其混合物或其复合材料。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于金属基材以减少热加工期间氧化皮形成的保护性涂料，所述保护性涂料包含至少一种以约30.0重量%至约90.0重量%范围内的量存在的高熔点无机材料和至少一种以约0.5重量%至约30.0重量%范围内的量存在的硅酸盐，其中所述重量%通过所述保护性涂料组合物的总重量测定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180215 US 62/6312231.用于金属基材以减少热加工期间氧化皮形成的保护性涂料，所述保护性涂料包含至少一种以约30.0重量%至约90.0重量%范围内的量存在的高熔点无机材料和至少一种以约0.5重量%至约30.0重量%范围内的量存在的硅酸盐，其中所述重量%通过所述保护性涂料组合物的总重量测定。


2.权利要求1所述的保护性涂料，其中所述至少一种高熔点无机材料选自碳化物、氮化物、硼化物、金属氧化物、其复合材料及其组合。


3.权利要求1所述的保护性涂料，其中所述至少一种高熔点无机材料选自煅烧氧化铝、硅酸锆(ZrO2·SiO2，Zircopax™)、硅酸锆和二氧化硅的混合物(ZircopaxPlus™)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅及其组合。


4.权利要求3所述的保护性涂料，其中所述至少一种高熔点无机材料为硅酸锆、二氧化硅和碳化硅的组合、或煅烧氧化铝和碳化硅的组合。


5.权利要求1所述的保护性涂料组合物，其中所述至少一种高熔点无机材料的中值粒度在约5μm至约44μm范围内。


6.权利要求1所述的保护性涂料组合物，其中所述至少一种高熔点无机材料以选自以下范围的量存在：约30.0重量%至约40.0重量%、约30.0重量%至约50.0重量%、约30.0重量%至约60.0重量%、约30.0重量%至约70.0重量%、约30.0重量%至约80.0重量%、约30.0重量%至约90.0重量%、约40.0重量%至约50.0%、约40.0重量%至约60.0重量%、约40.0重量%至约70.0重量%、约40.0重量%至约80.0重量%、约40.0重量%至约90.0重量%、约50.0重量%至约60.0重量%、约50.0重量%至约70.0重量%、约50.0重量%至约80.0重量%、约50.0重量%至约90.0重量%、约60.0重量%至约70.0重量%、约60.0重量%至约80重量%、约60.0重量%至约90.0重量%、约70.0重量%至约80.0重量%、约70.0重量%至约90.0重量%和约80.0重量%至约90.0重量%，其中所述重量%通过所述保护性涂料组合物的总重量测定。


7.权利要求1所述的保护性涂料，其中所述至少一种高熔点无机材料以所述保护性涂料总重量的约40.0重量%至约90.0重量%范围内的量存在。


8.权利要求1所述的保护性涂料，其中所述至少一种硅酸盐为粘土。


9.权利要求7所述的保护性涂料，其中所述粘土选自高岭土、滑石、石英、长石、膨润土、蓝晶石、多水高岭土、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱石、叶蜡石、绿土、绿脱石、凹凸棒石、坡缕石、海泡石、海沧石(hormite)、绿泥石和铝硅酸盐及其组合。


10.权利要求8所述的保护性涂料，其中所述粘土为高岭土或膨润土。


11.权利要求7-9所述的保护性涂料，其中所述至少一种硅酸盐以所述保护性涂料组合物总重量的约0.1重量%至约2.0重量%范围内的量存在。


12.权利要求7至9所述的保护性涂料，其中所述至少一种硅酸盐以所述保护性涂料总重量的约10.0重量%至约30.0重量%范围内的量存在。


13.权利要求1所述的保护性涂料，所述保护性涂料进一步包含水作为载体。


14.权利要求12所述的保护性涂料，其中水以所述保护性涂料总重量的约20.0重量%至约50.0重量%范围内的量存在。


15.权利要求1所述的保护性涂料，所述保护性涂料进一步包含选自分散剂、增稠剂或消泡剂及其组合的添加剂，其中所述分散剂选自聚丙烯酸酯聚合物，其中所述增稠剂为选自羧甲基纤维素的亲水性聚合物，并且其中所述消泡剂选自表面活性剂。


16.权利要求15所述的保护性涂料组合物，其中所述添加剂以所述保护性涂料组合物总重量的约0.1重量%至约2.0重量%范围内的量存在。


17.用于金属基材以减少热加工期间氧化皮形成的保护性涂料，所述保护性涂料包含约45.0重量%至约90.0重量%的至少一种高熔点无机材料和约10.0重量%至约46.0重量%的至少一种硅酸盐，其中所述重量%通过所述保护性涂料的总重量测定。


18.权利要求17所述的保护性涂料，其中所述至少一种高熔点无机材料为碳化物、氮化物、硼化物、金属氧化物、其复合材料及其组合。


19.权利要求18所述的保护性涂料，其中所述至少一种高熔点无机材料选自煅烧氧化铝、硅酸锆(ZrO2·SiO2，Zircopax™)、硅酸锆和二氧化硅的组合(ZircopaxPlus™)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅及其组合。


20.权利要求18或19所述的保护性涂层，其中所述至少一种高熔点无机材料为硅酸锆、二氧化硅和碳化硅的组合。


21.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·金，J·墨菲，A·伯德，
申请(专利权)人：奎克化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US