专利名称：硅钢板坯加热用防氧化涂料的制作方法
技术领域：
本发明是关于硅钢板坯加热用防氧化涂料。该涂料以工业镁砂为主要原料添加少量颜料级三氧化二铬、硅酸盐熔块料及无机、有机结合剂而配制成。
在本发明之前，国内有中国科学院上海硅酸盐研究所研制，浙江黄岩硅酸盐化工厂等几个厂家生产的抗氧化、防脱碳涂料。使用这类涂料时，首先要对工件采用喷砂、打磨和溶剂清洗等方法进行表面处理，使用条件比较苛刻，并且只能在1300℃以下温度使用，价格又较贵(2-10万元/吨)，因此，国内目前仅仅在热处理行业应用。在国外，日本新日铁广田制铁所在《铁
钢》1985年No15上介绍了Si-SiC系取向硅钢板坯加热用防氧化涂料。但是，这种类型的涂料不适合在烧重油并以水蒸汽作雾化介质的加热炉中使用。这是由于SiC在高温下与炉气中的水蒸汽作用后会严重氧化分解，导致涂层破坏而失去保护作用。还有美国《化学文摘》104(16)134031K、(日)特开昭60-262919中介绍的川崎钢铁公司开发的MgO-SiO2-Cr2O3-Ni、Mo、Cr系取向硅钢板坯加热用防氧化涂料。该涂料是采用熔融喷镀方法形成涂层，涂覆工艺比较复杂，且消耗大量贵金属粉末。
本发明的目的就是制备适合在烧重油并以水蒸汽作雾化介质的加热炉中使用的硅钢板坯防氧化涂料，并且要求涂料的生产和使用工艺简单、成本低、防氧化效果好。
为了达到本发明的上述目的，发明了MgO-Cr2O3系硅钢板坯加热用防氧化涂料，其配料组成(按重量计)为80～90%普通镁砂(或废镁砖粉)和电熔镁砂;4～7%粘土硅酸盐熔块料;4～8%工业三氧化二铬;3～5%三聚磷酸钠;配料后混合均匀，外加(占混合料重量)4～6%聚丙烯酸钠、30～40%水。
硅钢，特别是取向硅钢板坯需在1200～1400℃高温中长时间加热，由于硅钢中含有1.5～3%左右的Si，在加热时形成以铁橄榄石(2FeO·SiO2)为主要成份的氧化铁皮，其熔点为1205℃，因此，加热时氧化铁皮成为熔渣而积存在炉底，降低了硅钢的成材率和加热炉的作业率。本发明选用MgO和Cr2O3作为涂料的主要成份，是由于镁铬质涂料具有优异的抗2FeO·SiO2硅钢液态渣侵蚀的能力。一般的防氧化涂料主要是由高熔点的氧化物(或非氧化物)陶瓷材料和低熔点玻璃相组成，并且玻璃相的比例高达30～70%，以便在使用温度下形成一种高粘度的熔膜，从而起到保护作用。但是，一般的玻璃相经受不了2FeO·SiO2液相的侵蚀，涂层容易破坏。因此，本发明的防氧化涂料改变了传统方法，没有大量采用玻璃相，只是为了调节MgO-Cr2O3系涂层的热性能，引入了少量的属微晶玻璃性质的硅酸盐高温熔块。
本发明的MgO-Cr2O3系涂料具有良好的防氧化性能，这是由于硅钢板坯入炉时，MgO-Cr2O3系涂层在较短时间里还不可能烧结致密而形成保护层，同时入炉温度高达1200℃左右，硅钢板坯表面仍会很快产生微量2FeO·SiO2液相，并向涂层渗透、扩散，而涂层中的低熔点物，如Na2O、P2O5等也在涂层中扩散。这两者的相互渗透与扩散使得涂层很快就致密化。根据实测，靠近钢基致密层的厚度只有0.015～0.06mm。随着加热时间的延长，2FeO·SiO2液相进一步向涂层渗透。但在近300分钟的长时间高温加热过程中，扩散渗透层的厚度也只有0.5～0.6mm。该致密层的孔隙率极少，孔径一般为5～25微米。因此，涂层能有效地阻止氧气与硅钢发生氧化作用。
MgO-Cr2O3系涂层的化学稳定性好，既具有良好的抗氧化铁渣侵蚀的能力，又可适应在强氧化气氛下使用。当炉内气氛中含有水蒸汽时，对MgO-Cr2O3系涂层无不良影响，相反地还可促进MgO晶粒长大和强化烧结，对MgO质涂层迅速致密化有良好作用。因此，MgO-Cr2O3系涂层能适合烧重油并以水蒸汽作雾化介质的加热炉使用。
本发明的MgO-Cr2O3系涂料中的MgO来源于普通镁砂、电熔镁砂或者废镁砖，其中以电熔镁砂的使用效果为最好。但为了降低涂料成本，可用普通制砖镁砂(MgO含量为90%左右的镁砂)代替部分电熔镁砂。如果以废镁砂粉来制备涂料，还可以提高涂料的抗水化性能，延长液态涂料的使用时间。以氧化镁为主要成份的涂料，在吸收了大量的氧化铁后也不会降低它的耐高温性能。因此，涂覆涂料时不必对板坯表面的二次氧化铁层进行清理，从而大大简化了喷涂工艺。另外，即使涂层在使用过程中出现局部缺陷，遭到液态渣的侵蚀，也不会影响整个涂层的保护作用。
本发明选用的普通镁砂的主要化学成份是89～90%MgO、4～4.5%SiO2、1.5～2%CaO、1～1.3%Fe2O3;电熔镁砂的主要化学成份是96～97% MgO、0.9～1.1%SiO2、1～1.3%CaO、0.4～0.6%Fe2O3。
本发明用的镁砂粉(或废镁砖粉)加工的方法如下先将镁砂经颚式破碎机破碎成小于50mm颗粒，然后将料中的铁、碳等杂质拣选出，送到圆锥式破碎机中进一步破碎到小于5mm细颗粒，最后用筒磨机粉碎加工成小于0.088mm的细粉。
本发明中电熔镁砂加工的方法是粗、中破碎与普通镁砂的加工方法相同，细粉碎设备则采用以刚玉作研磨体的振动磨，粉料至少有80%小于0.047mm。
本发明所述粘土硅酸盐熔块料，粘土与熔块的比例为80～90∶20～10。粘土以钾、钠含量低，可塑性强的高岭土为好。制备熔块料原料的方法是取24%石英、15%长石、12%方解石、14.5%锆英石、7%氧化锌、3%高岭土、9%硼酸、7%硼砂、3%硝酸钾、4.2%滑石、1.5%红丹，混合后破碎到小于1.68mm，投入高温熔化炉中加热到1370～1390℃，待所有原料都完全熔化后，再将熔体放入冷水中进行水淬，最后用球磨机湿磨到小于0.088mm烘干备用。本发明所用的粘土为生粘土，采用传统方法加工成小于0.088mm的细粉。然后按粘土∶熔块为80～90∶20～10的比例混合均匀即成为粘土硅酸盐熔块混合料。
本发明所用粘土主要化学成份有50.7% SiO2、30.3% Al2O3、0.6% Fe2O3、0.7%K2O+Na2O、0.5%MgO+CaO、0.3%TiO2，灼烧减量15.64%。
本发明所用的硅酸盐熔块配料的化学成份(无灼减)为45～55% SiO2、4～5%Al2O3、7～9%CaO、1～2%MgO、5～7%Na2O+K2O、7～9%ZnO、1～2%PbO、10～12% ZrO2、7～10% B2O3。
本发明采用工业三氧化二铬作为涂料的含Cr2O3原料，以Cr2O3含量大于96%的工业三氧化二铬为好，粒度应小于0.047mm。如果以铬铁矿代替工业三氧化二铬，涂料的防氧化性能较差。涂料中引入Cr2O3，一方面可以降低镁质涂层的热膨胀系数，另一方面可减少液态熔渣在MgO质涂层的渗透作用，因此可以有效地阻止2FeO·SiO2液相对涂层的侵蚀，提高涂层的使用性能。
本发明所用的三聚磷酸钠为市售工业纯产品，其中P2O5含量为56～60%。
本发明的涂料是把采用上述加工方法制备的粉料按重量配比取镁砂(或废镁砖)粉和电熔镁砂80～90%，粘土硅酸盐熔块混合料4～7%，4～8%工业三氧化二铬，3～5%三聚磷酸钠，将这四种原料送进混砂机或球磨机中混合20～30分钟，然后经过80～100目筛网过筛，密封，包装即制成粉状涂料。对钢硅板坯涂覆涂料前，粉状涂料中加入4～6%聚丙烯酸钠和30～40%水(占粉料总重量)。在搅拌池中制成液态料浆即可进行喷涂。聚丙烯酸钠的分子量以3000至5000为好，含量为20～25%。
本发明的涂料在进行对比试验和工业生产应用中都取得明显效果，下面以实施例加以说明。
实施例一涂料配比(按重量计)60%制砖镁砂粉，粒度小于0.088mm和25%电熔镁砂粉，要求80%细粉小于0.047mm;5%粘土硅酸盐熔块料，粒度小于0.088mm;4%三聚磷酸钠;6%工业三氧化二铬，粒度小于0.047mm;外加(占粉料总重量)5%聚丙烯酸钠，30%水。
将涂料用于硅钢生产，涂覆量为0.8Kg/m2(粉料重量)，加热条件为1200至1390℃，在空气中加热270分钟，结果未涂覆涂料钢板烧损量为14.3Kg/m2，涂覆涂料钢板烧损量为1Kg/m2，降低烧损率为93%。
实施例二涂料配比(按重量计)62%废镁砖粉，粒度小于0.088mm，23%电熔镁砂粉，其中50%小于0.047mm;4.8%粘土硅酸盐熔块料，粒度小于0.088mm;4%三聚磷酸钠;6.2%工业三氧化二铬，粒度小于0.047mm;外加(占粉料总重量)5%聚丙烯酸钠和40%水。
加热设备步进梁式加热炉，以水蒸汽作雾化介质的重油为燃料。
涂料涂覆量1Kg/m2(平均值);加热条件1200～1380℃，加热240～300分钟。生产6400吨板坯未使用涂料板坯烧损量平均28Kg/m2，使用本涂料板坯烧损量平均6.8Kg/m2，降低烧损率为70%～92%。降低炉底熔渣量54%;缩短工期36%;提高一次轧制量23～40%。
实施例三涂料配比(按重量计)75%制砖镁砂粉，粒度小于0.088mm;10%电熔镁砂细粉，粒度小于0.047mm;5%粘土硅酸盐熔块料，粒度小于0.088mm;4%三聚磷酸钠;6%工业三氧化二铬，粒度小于0.047mm;外加(占粉料总重量)5%聚丙烯酸钠和40%水。
应用条件同例二，亦取得良好效果。
在上述实施例二、三中，板坯在炉时间与未使用涂料时相近似，当加热时间缩短到220分钟左右时，也能保证烧钢质量。经过成品材铁损与磁感两大指标的测定，合格率比使用涂料前提高了7.5%。这表明本发明涂料有良好的导热性能，使用涂料后不会延长板坯加热时间而增加能耗，对硅钢成品的性能无不良影响。由于本涂料耐高温性能突出，在长时间的加热过程中也能对硅钢板坯起到保护作用，因此对于加热温度高、在炉时间长的高牌号取向硅钢板坯更适用，降低氧化烧损的作用也更加明显。
权利要求
1.一种硅钢板坯加热用防氧化涂料，其特征是涂料的配比(按重量计)为80～90%普通镁砂(或废镁砖粉)和电熔镁砂；4～7%粘土硅酸盐熔块料；4～8%工业三氧化二铬；3～5%三聚磷酸钠；外加(占混合料重量)4～6%聚丙烯酸钠，30～40%水。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征是粘土硅酸盐熔块料中生粘土与熔块比例为80～90∶20～10。
3.根据权利要求2所述的涂料，其特征是硅酸盐熔块料的化学成份(无灼减)为45～55% SiO2，4～5% Al2O3，7～9% CaO，1～2% MgO，5～7% Na2O+K2O，7～9% ZnO，1～2% PbO，10～12% ZrO2，7～10% B2O3。
全文摘要
本发明为MgO—Cr
文档编号C09D1/00GK1036396SQ8810198
公开日1989年10月18日 申请日期1988年4月9日 优先权日1988年4月9日
发明者熊星云, 金承瑛, 杨崇体 申请人:武汉钢铁公司技术部