一种用于高温钢坯上的抗氧化赤泥掺杂涂料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高温钢坯上的抗氧化赤泥掺杂涂料，该涂料是由赤泥、二氧化硅、羧甲基纤维素、氧化铝、氧化镁、石墨粉、硅酸钠和水组成。该混合粉料主要组分质量百分比为：赤泥粉体15～50％，二氧化硅粉体20～60％，氧化铝粉体15～75％，石墨粉1～20％，氧化镁粉体1～20％，高温粘结剂5～15％，分散剂0.4～1％。该抗氧化涂料的发明专利技术，提升了赤泥的利用价值，增加了赤泥废料的处理量，减少了赤泥对环境的压力；该抗氧化涂料制备成本低、环境污染小，刷涂、喷涂或者浸涂在钢坯上后，在高温环境下不粉化、不开裂，在钢坯表面形成一层致密性保护膜，钢坯的加热和保温过程中有良好的抗氧化性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温钢坯上的抗氧化赤泥掺杂涂料


[0001]本专利技术涉及钢坯高温抗氧化保护
，也涉及到冶金固体废物回收再利用


技术介绍

[0002]金属和合金材料在完成模锻、轧制、退火、淬火和正火等工序之前都要在各类工业炉窑中将其加热到一定温度。在高温加热过程中，钢铁的氧化烧损不可避免，加热时间越长，加热温度越高，钢件的氧化烧损越严重。另外，钢中的合金元素高温加热过程中容易被氧化，生成难以剥落的氧化层，在金属轧制或锻压过程中压入钢中形成表面缺陷现象，严重时可导致轧件报废。据统计，全世界钢铁产品加热过程中造成的氧化、烧损超过10％，导致资源巨大浪费。降低钢铁材料加热与保温过程中的氧化、烧损已成为世界各工业国家研究的热点。美国NALCO公司研制NALCO84MB264涂料可使钢铁等金属材料加热过程中氧化烧损平均可以减少70％，将其涂敷在工具钢和高碳钢表面时，加热过程中除了减少金属氧化外，还可以大幅降低金属表面的脱碳(脱碳层控制在0.25mm以内)。日本新日铁公司针对特种钢开发了系列铝系高温抗氧化涂料，在加热之前将其涂覆于金属表面，加热过程中可将金属氧化烧损降低98％；针对普碳钢开发的锰系列耐高温涂料，在加热过程中，防氧化效果也很好。前苏联科学家针对X15H5钢所研制的高温涂料，可以降低钢在加热过程中氧化烧损25～30％，同时金属表面质量也有一定程度的改善。日本、美国等发达国家采用真空加热法或保护气氛加热法，也可大幅度减少钢铁材料的氧化、烧损，但这些方法投资大、成本高、生产效率低，不能应用于钢铁企业这种大规模的连铸坯加热和均热工艺。从本世纪开始我国普通金属件高温防氧化涂料研究开发方面也取得了一定的成绩，但国内相关专利大部分是以SiO2或Al2O3为骨料加入高温粘结剂、增稠剂和耐高温氧化物等各种添加物制成的混合材料。如CN2019106740036公开了一种镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层及其制备方法，该专利技术中制得的高温抗氧化涂料，能够有效阻隔轧件表面和环境气氛的反应，显著延缓了金属表面氧化和脱碳，并且在热处理后涂层自行脱落，不影响后续热轧镍基合金质量，但因制备过程过于繁琐，因此大大限制了该涂料的实用性；CN2011100605424公开了一种具有高吸收率的钢坯抗氧化及防脱碳涂料，该案中的钢坯防氧化涂料，可以使钢坯在较高温度下具有较好的抗氧化能力，但该涂料中含有铬元素，冷却剥落后的涂层会产生严重污染环境的Cr
6+
，另外成本高昂，影响推广应用。
[0003]赤泥又称红泥，是铝土矿经强碱浸出氧化铝后剩余的固体废弃物，平均每生产l吨氧化铝会附带产生1.5～2.5吨赤泥，每年全球赤泥的产量约为1.2亿吨；据国家统计局数据显示，我国的氧化铝产量逐年增加，赤泥排放量也随之快速增长，目前已积累数亿吨；赤泥大量堆存，造成了土地资源浪费和环境污染。我国对赤泥的综合利用十分重视，工信部印发的《工业绿色发展规划(2016～2020年)》中明确指出：大力推进工业固体废物综合利用，持续推动循环发展。目前，赤泥的综合利用率主要停留在试验阶段，规模应用不到10％，主要集中在筑坝、混凝土、水泥、道路铺设等建筑领域，大规模工业化处理仍然是世界性难题。
[0004]综上所述，以Al2O3或SiO2为骨料的高温抗氧化防护涂料均能提高钢铁材料高温抗氧化能力，但因制备涂料的步骤过于复杂或者是因为涂料中含有铬带来的环境污染，大大限制了涂料的使用。赤泥作为氧化铝工业产生的一种高碱性废渣，其产生量、存储量巨大，对其进行综合的利用，极具经济价值和社会价值。赤泥作为涂层具有良好的致密性，可隔绝外部气体，保护基体，同时在高温下有良好的稳定性；以赤泥作为骨料，开发一种高温防氧化涂料在钢坯表面经过简单的刷涂、喷涂或者浸涂后，涂料通过互熔反应、消耗反应及惰性熔膜屏蔽三种不同的机理对钢坯进行抗氧化防护，具有投资少、成本低、适应性强等特点，其推广应用价值巨大。

技术实现思路

[0005]鉴于以Al2O3或SiO2为骨料的高温抗氧化防护涂料制备工序繁琐、成本相对较高，含铬防氧化涂料在冷却剥落后的废渣会造成严重的环境污染等问题，本专利技术所解决的技术问题包括：高温抗氧化涂料制备工序简单、成本低、适用性广，加热过程中钢铁材料涂层的抗氧化能力强，不含对环境有污染的铬元素。
[0006]为了达到上述技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007](1)本专利技术的抗氧化赤泥掺杂涂料，由以下原料按质量百分比组成：赤泥粉体15～50％，二氧化硅粉体20～60％，氧化铝粉体15～75％，石墨粉1～20％，氧化镁粉体1～20％，高温粘结剂5～15％，分散剂0.4～1％。
[0008](2)赤泥粉体中主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠等；赤泥粉体改性后SiO2的质量分数范围为10～65％，Al2O3的质量分数范围为15～50％，CaO的质量分数范围为15～50％，MgO的质量分数范围为1～10％，Na2O的质量分数范围为3～15％。上述掺杂涂料的骨料为改性赤泥粉体和氧化铝粉体，高温粘结剂为硅酸钠，分散剂为羧甲基纤维素，改性赤泥粉体的平均粒度在100～1000um，羧甲基纤维素的粘度为2000～4500mPa.s。
[0009](3)本专利技术的高温抗氧化赤泥掺杂涂料的制备步骤为：
[0010]步骤一：改性赤泥粉体的制取。分别称取20g原赤泥粉体和2g氧化铝粉末，其中氧化铝的粒度为50～150μm将其在烧杯中均匀混合，随后放入球磨罐中，利用高能球磨机进行干磨。球磨参数：球料比为4:1，球磨机为单行运行，球磨时间为90～120min。
[0011]步骤二：原料准备。分别称取粉体，各组分质量百分比如下：赤泥粉体15～50％(粒度为100～1000μm)，二氧化硅粉体20～60％(粒度为75～300μm)，氧化铝粉体15～75％(粒度为50～150μm)，石墨粉1～20％(粒度为50～100μm)，氧化镁粉体1～20％(粒度为50～100μm)，高温粘结剂5～15％，分散剂0.4～1％(粒度为100～400μm)。
[0012]步骤三：混合均匀。将步骤一中称量好的混合粉体，放入轮碾机中，先进行干粉搅拌混匀，再分批向轮碾机中加入占混合浆料总重量50～80％的水，搅拌至浆料混合均匀即可。
[0013](4)本专利技术所生产的作为钢铁材料加热及保温过程中的抗氧化涂料，其使用方法为：
[0014]去除钢坯表面的油污后，采用刷涂、喷涂或者浸涂的方式将高温抗氧化涂料均匀地涂敷在待加工钢坯的表面，将钢坯至于空气中自然干燥后入炉加热，或采用喷涂的方式
将高温抗氧化涂料均匀涂敷在连铸辊道上温度为700～900℃的钢坯表面后进入轧钢加热炉。
[0015]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
[0016]本专利技术中混合粉料中的改性赤泥粉体含有SiO2、Al2O3和Na2O，它们在较低温度下(800℃以下)即可软化熔融，可以形成低熔点、粘稠玻璃体膜，均匀而牢固地覆盖在基体表面，防止高温炉气与钢基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温钢坯抗氧化涂料，其特征在于由以下原料按质量百分比组成：赤泥粉体15～50％，二氧化硅粉体20～60％，氧化铝粉体15～75％，石墨粉1～20％，氧化镁粉1～20％，高温粘结剂5～15％，分散剂0.4～1％；其中，上述混合粉料的骨料由赤泥粉体、二氧化硅粉体和氧化铝粉体组成，高温粘结剂为硅酸钠，分散剂为羧甲基纤维素。2.根据权利要求1所述的一种混合粉料，其特征在于：所述的赤泥粉体中主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化纳等。3.根据权利要求1所述的一种混合粉料，其特征在于，所述的赤泥粉体中SiO2的质量分数范围为10～65％，Al2O3的质量分数范围为15～50％，CaO的质量分数范围为15～50％，MgO的质量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟征兵，胡浩，张鑫，周颖，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：