一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎳基合金鋼熱軋前熱處理工藝用的高溫防護涂料，涂料粉料部分包括以下組分：Al2O320％-40％，SiO210％-30％，MgO10％-20％，TiO210％-20％，CuO5％-15％，Y2O35％-15％，Na2O0％-1％，K2O0％-1％，其中Al2O3和SiO2來源于藍晶石和鋁灰中的一種或兩種；TiO2來源于金紅石礦。涂料中粘結(jié)劑由鈉水玻璃，鉀水玻璃，和硅溶膠中一種或兩種以上混合而成；分散劑為羧甲基纖維素。使用時先把粉料和水按重量比2:1混合球磨成漿料，加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑占漿料的質(zhì)量比為5％-10％，加入分散劑，分散劑占漿料的質(zhì)量比為1％-2％，混好后球磨至粒度200-600目即得涂料，可在800℃以下鋼坯下直接噴涂，可有效解決鎳基合金鋼1200-1350℃熱處理產(chǎn)生的難除鱗問題。
【專利說明】一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可在800°C以下鋼坯噴涂，用于減緩鎳基合金鋼加熱過程中表面氧化并降低氧化鐵皮粘性的無機水性耐高溫涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)采用了連鑄連軋工藝和高溫?zé)崴凸に嚕撛跓彳堖^程中不可避免的會接觸氧化氣氛，產(chǎn)生氧化皮。與其他鋼鐵不同的是，鎳基合金鋼加熱時形成的氧化鐵皮具有很強的粘附性。由于鎳相對于鐵來說較難氧化。在加熱爐內(nèi)，發(fā)生氧化時鐵先氧化，在氧化鐵皮內(nèi)層產(chǎn)生鎳的富集，形成富鎳的金屬網(wǎng)絲和顆粒，并隨著溫度的升高而發(fā)展。由于這種金屬絲網(wǎng)和顆粒的塑性和熱膨脹系數(shù)等和金屬基體相似，即使在高壓水的沖擊下，仍然不易剝落。若該氧化鐵皮如不及時清除干凈，在軋制時將會被壓入坯料表面，造成產(chǎn)品表面缺陷，在鋼板表面形成深淺不一的凹坑和麻點，嚴(yán)重時可導(dǎo)致產(chǎn)品全部報廢。
[0003]目前解決鎳基合金鋼除鱗問題的方法之一是使用高溫保護涂料，在鋼坯加熱時進行防護。該方法使用簡便且降低成本，但國內(nèi)針對鎳基合金鋼的高溫防護涂料專利較少。
[0004]在中國專利03118989X提 出一種合金鋼除鱗用加熱保護涂料，可用于含鎳量至4%的合金鋼鋼坯加熱保護，在1250°C下加熱240分鐘，氧化鐵皮減少70%，軋制成品板材修磨量減少80%。但存在的問題是，該涂料在加熱爐溫度超過1300°C或鋼坯停留時間過長，其防護效果急劇下降。此外，該涂料對含鎳量超過4%的合金鋼除鱗防護效果不佳。
[0005]在中國專利101705024提出一種高含鎳鋼抗高溫氧化涂料，可用于12500C _1350°C下含鎳量大于4%的鎳基合金鋼的高溫防護。該涂料以氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、含鉻鐵粉為基料，且鉻含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))>35%。但該涂料鉻元素含量極高，不僅造成成本過高，且鉻元素對人體有毒，易造成環(huán)境污染，不宜大量使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對鎳基合金鋼后期除鱗困難的問題，本發(fā)明提出一種鎳基合金鋼熱軋前熱處理工藝用的高溫防護涂料。該涂層材料可在800°C以下鋼坯下直接噴涂，粘附性能良好，在高溫下形成致密陶瓷基保護層，有效降低氧元素擴散速率，減少氧化鐵磷的生成，并可有效降低鎳基合金鋼氧化鐵皮的粘附性，簡化了鋼坯后期處理工序，提高了鋼材的成材率，并使成本大為降低。該涂料可有效解決鎳基合金鋼1200-1350°C熱處理產(chǎn)生的難除鱗問題，使用安全無毒，不影響加熱，成本低，無環(huán)境污染。
[0007]本發(fā)明所述目的是通過以下方案實現(xiàn)的:
[0008]一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，涂料由粉料、粘結(jié)劑、分散劑和水按一定比例混合均勻。涂料粉料部分包括以下組分:A120320 % -40%, SiO2IO % -30%,MgOlO% -20%，TiO2IO% -20%, Cu05% -15%, Y2035% -15%, Na200% -1%, Κ200% -1%,其中Al2O3和SiO2來源于藍晶石和鋁灰中的一種或兩種；Ti02來源于金紅石礦。涂料中粘結(jié)劑由鈉水玻璃，鉀水玻璃，和硅溶膠中一種或兩種以上混合而成；分散劑為羧甲基纖維素。使用時先把粉料和水按重量比2:1混合球磨成漿料，加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑占漿料的質(zhì)量比為5% -10%，加入分散劑，分散劑占漿料的質(zhì)量比為1% -2%。
[0009]所用的涂料應(yīng)球磨至粒度200-600目，若粒度太粗則影響涂層的致密性和分散性，若粒度太細則增強涂層組分活性，易與其他物料反應(yīng)，并且粒度降低易導(dǎo)致涂層熔點降低，縮小涂層正常防護溫度區(qū)間，涂料高溫防護區(qū)間為1200-1350°C，涂料在800°C以下鋼坯噴涂。。
[0010]本發(fā)明提出的鎳基合金鋼高溫保護涂料，以A1203、SiO2為基料，在高溫下形成陶瓷基保護層，加入MgO等耐火材料，以減少高溫條件下氧化鐵對鋼坯基體的侵蝕，加入TiO2調(diào)節(jié)涂層的熔點，并可增強涂層的致密性，加入CuO、Y2O3等調(diào)節(jié)氧化鐵皮粘性，在Ellingham-Rechardson圖中，銅元素的位置高于鎳元素，位置低的元素在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可以將位置高的氧化物還原，因此在高溫下氧化銅會與鎳元素發(fā)生置換反應(yīng)，減少富鎳的金屬絲網(wǎng)和顆粒生成，而Y2O3的加入對降低氧化鐵皮的粘附性也有一定輔助作用，從而達到本發(fā)明對鎳基合金鋼的高溫保護與提升除鱗效果的目的。
[0011]本發(fā)明可應(yīng)用于由于氧化鐵皮內(nèi)層富含富鎳的金屬絲網(wǎng)與顆粒而導(dǎo)致后期除鱗困難的鎳基合金鋼，使用時噴涂或刷涂至鋼坯表面，對有鑄造鐵皮的的連鑄鋼坯，不需要進行預(yù)處理，對涂料效果無影響。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0012]圖1:有涂層防護的9Ni鋼1300°C處理恒溫一小時氧化內(nèi)層形貌(含鎳量9% )
[0013]圖2:無涂層防護的9Ni鋼1300°C處理恒溫一小時氧化內(nèi)層形貌(含鎳量9% )
【具體實施方式】:
[0014]下面所舉的實施例將有助于理解本發(fā)明
[0015]實施例一
[0016]選用涂料粉料重量組分為Al20330 %，Si0220 %, Mg020 %, TiO2IO %, Cu08 %,Y2O3IO%，Na2Ol %，K2Ol %。
[0017]使用時先把粉料和水2:1混合成漿料。加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑質(zhì)量占漿料質(zhì)量的10%。加入分散劑羧甲基纖維素，分散劑質(zhì)量占漿料質(zhì)量的1%。
[0018]下面是針對無涂層防護下的9Ni鋼和有涂層防護的9Ni鋼氧化鐵皮粘附性的對比試驗。
[0019]將9Ni鋼切割成IOmmX IOmmX IOmm規(guī)格的樣品，在加熱爐內(nèi)700°C進行退火處理并去除表面油污，取出備用。分別將表面涂敷涂料和不涂涂料的樣品放入馬弗爐內(nèi)加熱到1300°C，保溫一小時。
[0020]圖1是有涂層防護的9Ni鋼1300°C處理恒溫一小時氧化內(nèi)層形貌。圖2是無涂層防護的9Ni鋼1300°C處理恒溫一小時氧化內(nèi)層形貌。由圖1可看到有涂層樣品氧化內(nèi)層沒有生成富鎳的金屬絲網(wǎng)和顆粒，而圖2中樣品氧化內(nèi)層約有100 μ m的富鎳的金屬絲網(wǎng)與顆粒層。
[0021]實施例二[0022]選用涂料粉料重量組分為Al20335 %，Si0215%, Mg015%, Ti0218%, Cu08 %,Y2037%，Na2Ol %，K2Ol %。
[0023]使用時先把粉料和水2:1混合成漿料。加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑質(zhì)量占漿料質(zhì)量的5%。加入分散劑羧甲基纖維素，分散劑質(zhì)量占漿料質(zhì)量的1.5%。
[0024]本實施例和實施例一的區(qū)別在于實驗鋼種為Q690D (鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.8% )且涂層組分有所差異，實驗結(jié)果與實施例一相同。
[0025]實施例三
[0026]選用涂料粉料重量組分為Al20338 %，Si0216%, Mg012%, Ti0216%, Cu06 %,Y2O3IO%，Na2Ol %，K2Ol %。
[0027]使用時先把粉料和水2:1混合成漿料。加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑質(zhì)量占漿料質(zhì)量的8%。加入分散劑羧甲基纖維素，分散劑質(zhì)量占漿料質(zhì)量的2%。 [0028]本實施例和實施例一的區(qū)別在于實驗鋼種為20Cr2Ni4A(鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為
3.45% )且涂層組分有所差異，實驗結(jié)果與實施例一相同。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，涂料由粉料、粘結(jié)劑、分散劑和水按一定比例混合均勻，其中涂料粉料是由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)成分混合而成:A120320% -40%,SiO2IO%-20%,MgOlO%-20%,TiO2IO%-30%,Cu05%-15%,Y2035%-15%,Na200%-1%,K200 % -1%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，使用時先把粉料和水按重量比2:1混合球磨成漿料，加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑占漿料的質(zhì)量比為5% _10%，加入分散劑，分散劑占漿料的質(zhì)量比為1% -2%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，所述的Al2O3和SiO2來源于藍晶石和鋁灰中的一種或兩種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，所述的TiO2來源于金紅石礦。
5.如權(quán)利要求2所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，所述的粘結(jié)劑由鈉水玻璃，鉀水玻璃，和硅溶膠中一種或兩種以上混合而成。
6.如權(quán)利要求2所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，所述的分散劑為羧甲基纖維素。
7.如權(quán)利要求2所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，涂層防護區(qū)間為 1200-1350°Co
8.如權(quán)利要求2所述的一種用于鎳基合金鋼的高溫保護涂料，其特征在于，涂層在800°C以下鋼坯噴涂。
【文檔編號】C09D7/12GK104017397SQ201410229126
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】魏連啟, 何影, 仉小猛, 單欣, 葉樹峰, 陳運法 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所