專利名稱：一種用于電爐煉鋼吹氧管外壁的高溫陶瓷壓涂涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是冶金行業(yè)電爐煉鋼吹氧管專用涂料，主要用于電爐煉鋼吹氧管表面的陶瓷涂層，提高吹氧管的使用壽命。
吹氧管是電爐煉鋼從爐門插入熔池吹氧的一種自耗式吹氧工具，在我國(guó)電爐和部分平爐煉鋼等生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，吹氧管使用，條件十分苛刻，不僅要承受高溫爐氣的腐蝕，浸入熔池部分的管外壁承受鋼液的強(qiáng)烈沖刷和鋼碴的浸蝕，管體還要經(jīng)受劇烈的機(jī)械振動(dòng)和大幅度的溫度劇變。通常吹氧管插入熔池的溫度高達(dá)1600℃以上，采用普通碳鋼吹氧管、燒損、熔化、氧化十分迅速，造成吹氧管大量消耗。
為了提高吹氧管的使用壽命，務(wù)必減少吹氧管的高溫腐蝕速度，這樣，吹氧管涂料層必須具有較高的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能等。同時(shí)，從工藝和工作性能上考慮，還必須具有好的形成涂層的能力，足夠的使用強(qiáng)度，韌性、抗沖擊，碰撞等，不掉皮。
目前，國(guó)內(nèi)外大多采用液態(tài)涂料，采用浸涂的辦法，在吹氧管的表面蘸一層涂料、烘干，形成0.8-1.0mm的涂層，專利96109105.3即公布了這樣一種涂料，此種涂層薄，對(duì)提高吹氧管壽命有一定效果，但不顯著，深層易剝落。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高高溫強(qiáng)度和良好的抗高溫腐蝕且能明顯提高吹氧管壽命的高溫陶瓷壓涂吹氧管涂料，這種涂料采用機(jī)械壓涂方法形成涂層2-4mm，經(jīng)烘烤固化，形成高溫陶瓷涂層，并且有較好的韌性和抗沖擊性能。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明高溫陶瓷壓涂吹氧管涂料的具體配比(重量％)如下(1)粗鎂砂粉(0.100-0.224mm)40-60％，(2)細(xì)鎂砂粉(0.05-0.07mm)15-30％，(3)粘土(0.100-0.154mm)9-20％，
(4)鈉水玻璃5-10％，其中模數(shù)M=2.8-3.2，密度r=1.3-1.5，(5)云母粉(0.180-0.90mm)8-12％，(6)烷基酚苯磺酸鈉3-5％，成份設(shè)計(jì)時(shí)，涂料中各組分及含量范圍作了如下考慮。
鎂砂粉的主要成份是氧化鎂(MgO)，由菱鎂礦石MgCO3在高溫(＞1450℃)下煅燒，再經(jīng)破碎裂分選而獲得的，純氧化鎂的熔點(diǎn)為2800℃，但于由于鎂砂粉中含有Fe2O3、CaO及SiO2等雜質(zhì)，使其熔點(diǎn)低于2000℃，其比重為3.65，熱膨脹率比石英小，但比其它耐火粉料都高，作為耐火粉料的鎂砂粉化學(xué)成分應(yīng)為MgO≥80％,CaO≤5.5％,SiO2≤6％，灼減≤0.8％，其作為主要耐火骨料，總含量應(yīng)在55-90％。
采用兩種不同粒度的鎂砂粉可以形成級(jí)配效果，細(xì)顆粒鑲嵌在粗顆粒中間，增加涂層致密度，減少涂層的孔隙率，提高涂層的強(qiáng)度。二者之間的配比為粗粉細(xì)粉=2-3。
粘土屬鋁-硅系耐火材料，是以Al2O3及SiO2為主要組成的鋁硅酸鹽。其既可作為一種耐火材料，也作為一種高溫粘結(jié)劑，提高涂層高溫時(shí)的壽命，提高涂層的韌性，含量控制在9-20％。
水玻璃是各種聚硅酸鹽水溶液的通稱，選用鈉水玻璃，除起到常溫粘結(jié)作用外，還部分起到高溫粘結(jié)劑的作用。為提高其粘結(jié)性，采用超聲波處理，增加溶液的溶膠膠粒的分散和均勻性，降低其粘度和表面張力，提高其粘結(jié)強(qiáng)度20-30％。一般加入量≥5％，由于采用機(jī)械涂敷，加入量過(guò)多，涂料過(guò)稀，難于涂敷，所以，加入量≤10％。
云母粉化學(xué)結(jié)構(gòu)式是H2KAl3(SiO4)3，熔點(diǎn)為750-1100℃，涂層涂敷后，在烘箱內(nèi)烘烤到600-700℃，使云母粉處于溶熔狀態(tài)，填充了由于水分蒸發(fā)和涂層膨脹而產(chǎn)生的空隙和裂紋，使涂層致密、強(qiáng)度高，加入量8-12％。
加入一定量的活性劑，提高涂層與吹氧管表面的親和能力。本發(fā)明采用烷基苯磺酸鈉助劑，共約3-5％。
本發(fā)明是按上述配方并按下列工藝進(jìn)行配制。
干混30分鐘濕混30分鎂砂粉+粘土+云母粉---------→加入鈉水玻璃---------→加入助劑混制20鐘。
涂料配制后以手捏成團(tuán)為佳。涂敷時(shí)，首先將鋼管表面的油脂、鐵銹等用去油劑洗凈，利用壓涂機(jī)將涂料壓涂到鋼管的表面，形成2-4mm涂層，將帶有涂層的吹氧管在長(zhǎng)箱式烘爐內(nèi)烘烤到600℃-700℃，保溫2小時(shí)，冷卻出爐，便得到合格的涂層吹氧管。
采有用高溫陶瓷壓涂吹氧管涂料制成的吹氧管的使用壽命比采用浸涂涂料(專利號(hào)96109105.3)的吹氧管提高3-5倍，且耐沖擊，不易剝落、用于煉鋼連續(xù)吹氧，提高吹氧效率，脫碳速度加快，冶煉時(shí)間縮短，電耗降低，易氧化合金元素的燒損減少，從而顯著降低煉鋼成本，改善爐前吹氧的操作強(qiáng)度，大量節(jié)約鋼材。
實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述的涂料化學(xué)成分，配制3批涂料，3批涂料的具體化學(xué)成分見表1、然后將3批涂料分別是壓涂在普通碳鋼吹氧管的金屬表面上，材質(zhì)為A3鋼，直徑φ=10mm，長(zhǎng)度L為6m，按表2的涂敷方法的工藝參數(shù)進(jìn)行涂敷，將3種已經(jīng)涂敷好涂料的成品吹氧管在江蘇大眾鋼鐵有限公司煉鋼電爐上進(jìn)行冶煉軸承鋼試驗(yàn)，并同時(shí)觀察使用過(guò)程中的涂層抗沖擊性能和韌性，其性能列于表3。
為進(jìn)行對(duì)比采用專利號(hào)為96109105.3的專利涂料，利用刷浸工藝方法制成涂層吹氧管，吹氧管的材質(zhì)、尺寸相同，同樣冶煉軸承鋼，刷浸涂工藝參數(shù)及性能分別見表2和表3。表1實(shí)施例化學(xué)成分(重量％)
表2實(shí)施例涂料涂敷工藝參數(shù)
表3實(shí)施例及對(duì)比例涂層吹氧管使用壽命檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用于電爐煉鋼吹氧管外壁的高溫陶瓷壓涂涂料，其特征在于原料的重量百分比及粒度要求如下(1)粗鎂砂粉(0.100-0.224mm)40-60％，(2)細(xì)鎂砂粉(0.05-0.07mm)15-30％，(3)粘土(0.100-0.154mm)9-20％，(4)鈉水玻璃5-10％，其中模數(shù)M=2.8-3.2，密度r=1.3-1.5，(5)云母粉(0.180-0.90mm)8-12％，(6)烷基酚苯磺酸鈉3-5％，
2.如權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于作為耐火粉料的鎂砂粉采用粒度粗細(xì)級(jí)配，粗粉與細(xì)粉重量比例為2-3。
3.如權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于所述粗、細(xì)鎂砂粉要求化學(xué)成分(重量％)控制為MgO≥80％,CaO≤5.5％,SiO2≤6％，灼減≤0.8％。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫陶瓷壓涂吹氧管涂料,用于電爐煉鋼普通碳鋼吹氧管外表面,是采用機(jī)械壓涂方法將涂料壓涂到吹氧管上,在500—600℃下烘烤固化,涂層厚度2—4mm,形成陶瓷涂層,具有一定強(qiáng)度和韌性,能抵抗搬運(yùn)、沖擊、撓曲,結(jié)合牢固。在電爐煉鋼吹氧時(shí),插入熔池內(nèi),比浸涂涂料普通碳鋼吹氧管壽命提高3—5倍。
文檔編號(hào)C04B35/03GK1223984SQ98125299
公開日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者張啟富, 顧寶珊, 范成河, 紀(jì)曉春, 何明山 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院