本发明属于涂料技术领域，涉及一种用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料及其制备方法。
背景技术
钢锭、连铸坯、初轧坯等轧制前，都要经一定温度的加热炉均热或加热2～3h。在这一过程中，钢件表面在高温下与气氛中氧化性组分发生反应，生成表面氧化层，造成钢件的氧化烧损。对于中、高碳钢，其表面渗碳体还会贫化，造成机械性能无法达标。同时，钢坯表面生成的氧化铁皮通常十分难以清除，不仅费时费力，且极易由于残余的氧化物在轧制时压入钢带表面造成严重表面缺陷。
为减小上述钢铁加热氧化造成的损失，人们已开发出了真空加热、盐浴加热、快速加热工艺及高温防护涂料等方法，以减少钢铁在加热时的氧化烧损，其中又以高温防护涂料法因具有设备投资小，操作简单等优点而应用最为广泛。
自80年代末以来，国内钢铁企业及相关科研机构开始投入此方面的研究，目前已有许多相关工作得到了报道。如中国专利zl200910210384.9报道了以sio2、al2o3和mgo粉料为主，并加入含碳还原剂及其它助剂的高温防氧化涂料配方；中国专利zl200910273227.2报道了以sio2、al2o3及含铬粉料为主，并加入少量mgo或zro2及粘接剂的类似配方；中国专利zl201110434766.7公开了一种以玻璃粉、氮化硼为无机主料，硅树脂为有机主料的复合配方；中国专利zl201510261278.9公开了以sio2、al2o3、cr2o3及高炉水渣为主料，加入少量六偏磷酸钠和纤维素组成的一种钢坯高温防护涂料等。
上述公开技术均针对冷钢坯，采用喷涂甚至刷涂方式施加，但目前大型钢铁企业几乎均已采用连铸连轧工艺，将钢坯下线冷却，涂刷涂料后再重新上线的方式在连续线上对生产效率影响过大，无实际可操作性。因此，适于在现代钢铁工业中应用的涂料必须具备对热钢坯(>600℃)快速喷涂，并在红热钢坯上铺展并成膜的能力，方可具备可工业化的实用价值。
在目前公开的技术方案中，已有少数方案称其具备对热钢坯进行在线喷涂的能力。如中国专利zl200610076257.0及论文(魏连启,刘朋,王建昌,等.钢坯防氧化涂料中高温喷涂用无机复合粘结剂的研制[j].涂料工业,2007,37(11):4-7.)公开了一种可在线喷涂的高温普通低碳钢防氧化涂料制备方法，以sio2、al2o3、cr2o3、mgo及zro2为成膜主剂，加入含碳还原剂及无机粘结剂混合而成。其特征为无机粘结剂以磷酸，氢氧化铝、三聚磷酸铝及氨水经特定工艺合成而成，具备对800℃钢板喷涂粘附的能力。中国专利201110300650.4公开了一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法，其所用涂料以sio2为主，加入al2o3，cao，mgo等辅助成膜材料及粘结剂配制而成，可对高温铸带在线喷涂并形成涂层。中国专利201410400002.x公开了一种高碳钢钢坯高温防护涂料，以刚玉无碳废砖料、电熔莫来石、锆刚玉废砖料等为主料，并使用糊精与木质素磺酸钠作为“固体复合结合剂”，铝溶胶、硅溶胶和液体磷酸二氢铝体作为“液体复合结合剂”，可实现对高温钢坯的在线喷涂。
但是，这些高温防氧化涂料仍存在一些问题，例如，在高温喷涂时膜层容易出现开裂、缩孔等现象，使得涂料的防氧化功能失效。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，适用于连续线喷涂使用，均匀性好，不易堵塞喷嘴，喷涂于高温钢坯上后可铺展形成致密保护层，在炉中不发生保护失效，出炉后能自动起皮剥落；同时工艺简单，使用方便，适于实际推广和应用。
为达到上述性能目标，本发明采用的技术方案如下。
本发明提供一种用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，其由水、无机氧化物粉末和分散剂配制而成，各组分质量份数如下：
石英粉30～50份、锆英砂8～15份、勃姆石或硬水铝石6～9份、氧化镁晶须5～9份、碳化硼粉末0～4份、碳化硅粉末3～6份、低熔点玻璃粉15～25份、羟乙基纤维素0.3～0.5份、以及水。
进一步的，所述碳化硼粉末、碳化硅粉末及低熔点玻璃粉粒径应在200～500目之间；
进一步的，所述低熔点玻璃粉为熔点在500～600℃之间的无铅玻璃粉。
本发明还提供上述高温防护涂料的制备方法为：
1)按投料比将石英粉、锆英砂、勃姆石或硬水铝石研磨至200～400目，过200目筛；
2)将筛下物与碳化硼粉末、碳化硅粉末及低熔点玻璃粉，搅拌混合1～2h至均匀；
3)在搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度处于1.1×103kg/m3～1.5×103kg/m3之间；
4)在搅拌下向浆液中加入氧化镁晶须，搅拌30min后再加入羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1)本发明以氧化硅与氧化铝作为主成膜组分，加热后形成玻璃熔膜，隔绝钢坯与大气的接触，达到防止钢坯氧化及脱碳的目的。通过调整各组分比例，熔膜热膨胀系数及表面张力控制在合理范围内，实现熔膜喷至钢坯表面后可自行铺展并覆盖，杜绝了涂层炉内失效的可能。另外，涂料中还添加有氧化锆提升高温下阻隔性能，以及碳化硅和碳化硼以捕捉钢坯表面氧化物及透过涂层的微量氧，并防止钢坯发生脱碳，进一步提高涂料的保护作用。通过上述原理共同作用，本发明涂料有效防护温度可达1300℃以上，适于在生产中实际使用。
2)为满足在线喷涂高温钢坯的要求，本发明使用低熔点玻璃粉作为涂料的粘结剂，在主成膜组分熔融前快速液化并铺展，以保证涂料在炉前阶段均匀附着在钢坯表面形成熔膜，同时通过调整物料粒径，使得无机物料可快速熔融同时不致降低对氧的阻隔作用。加入粘结剂后，涂料可对500～1000℃的热钢坯实现在线喷涂。
3)除主成膜组分外，本发明所述涂料中还含有高熔点氧化镁晶须，以提高在线喷涂后最初阶段涂层的尺寸稳定性，同时提高炉内液膜层黏度及韧性，防止膜层出现开裂，缩孔等失效。在出炉降温后，涂层又因晶须收缩率较高失去增韧作用，而可正常破碎并自行脱落。同时，纤维状物料的加入大大减缓了涂料中颗粒沉降的速率，进一步提高了涂料的贮存稳定性。
4)本发明所述高温防护涂料以矿物原料简单破碎混合即可生产，无需采用传统技术中常见的熔融混合或复杂的水相化学反应制备粘结剂，生产简单方便。
5)本发明所述高温防护涂料不含具有毒性及环境危害性的铬、铅等元素，符合环保要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案和技术效果。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围。
实施例1：
制备所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，具体方法如下：
1)将45份石英粉、13份锆英砂、8份勃姆石研磨至200～400目，并过200目筛；
2)将筛下物投入螺带式混合机，并加入2份碳化硼粉末、5份碳化硅粉末及19份硅-硼-铋型低熔点玻璃粉，搅拌混合1h至均匀；
3)搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度达到约1.3×103kg/m3时停止；
4)搅拌下向浆液中加入9份氧化镁晶须，搅拌30min后再加入0.3份羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的高温防护涂料。
实施例2：
制备所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，具体方法如下：
1)将43份石英粉、12份锆英砂、8份勃姆石研磨至200～400目，并过200目筛；
2)将筛下物投入螺带式混合机，并加入2份碳化硼粉末、5份碳化硅粉末及25份硅-硼-铋型低熔点玻璃粉，搅拌混合1h至均匀；
3)搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度达到约1.4×103kg/m3时停止；
4)搅拌下向浆液中加入5份氧化镁晶须，搅拌30min后再加入0.4份羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的高温防护涂料。
实施例3：
制备所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，具体方法如下：
1)将49份石英粉、13份锆英砂、8份硬水铝石研磨至200～400目，并过200目筛；
2)将筛下物投入螺带式混合机，并加入5份碳化硅粉末及15份硼-铋-锌型低熔点玻璃粉，搅拌混合1h至均匀；
3)搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度达到约1.3×103kg/m3时停止；
4)搅拌下向浆液中加入9份氧化镁晶须，搅拌30min后再加入0.3份羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的高温防护涂料。
实施例4：
制备所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，具体方法如下：
1)将47份石英粉、13份锆英砂、8份勃姆石研磨至200～400目，并过200目筛；
2)将筛下物投入螺带式混合机，并加入5份碳化硅粉末及18份铝-硼-硅型低熔点玻璃粉，搅拌混合1h至均匀；
3)搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度达到约1.3×103kg/m3时停止；
4)搅拌下向浆液中加入9份氧化镁晶须，搅拌30min后再加入0.3份羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的高温防护涂料。
实施例5：
制备所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，具体方法如下：
1)将30份石英粉、8份锆英砂、6份勃姆石研磨至200～400目，并过200目筛；
2)将筛下物投入螺带式混合机，并加入3份碳化硅粉末及18份铝-硼-硅型低熔点玻璃粉，搅拌混合1h至均匀；
3)搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度达到约1.1×103kg/m3时停止；
4)搅拌下向浆液中加入5份氧化镁晶须，搅拌30min后再加入0.3份羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的高温防护涂料。
实施例6：
制备所述的用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料，具体方法如下：
1)将50份石英粉、15份锆英砂、9份勃姆石研磨至200～400目，并过200目筛；
2)将筛下物投入螺带式混合机，并加入4份碳化硼粉末、6份碳化硅粉末及18份铝-硼-硅型低熔点玻璃粉，搅拌混合2h至均匀；
3)搅拌下将水注入上述混合粉末中，直至浆液密度达到约1.5×103kg/m3时停止；
4)搅拌下向浆液中加入7份氧化镁晶须，搅拌30min后再加入0.5份羟乙基纤维素，搅拌30min至均匀，即获得所述的高温防护涂料。