CN100545269C - 金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，所述功能涂料的重量组份为：SiC100～400份，铬铁矿石0～400份，粘土粉100～200份，炭黑0～100份，钛白粉5～20份，锌钡白5～20份，锌粉5～20份，Al2O30～100份，PA80胶200～600份，均为320目以下的固态组分颗粒，水为余量。使用时，将本发明的功能涂料涂覆在待加热工件表面，然后放入炉膛加热，即给工件“穿上衣服”后进行加热，起到了保护金属、强化传热的作用。本发明的功能涂料特别适用于金属铸坯后加工过程中的加热工艺，即金属铸坯后热加工前、金属铸坯切割分段后至入炉前的工序。本涂料的涂覆方式可以采用涂刷、浸泡、辊涂或喷涂等方式。
Description
技术领域
本发明涉及金属涂料，涉及一种用于金属物料或工件加热工序，例如金属铸坯后热加工前、金属铸坯切割分段后至入炉前的涂料，尤其涉及一种在金属物料或工件加热工艺中用于保护金属、强化传热的涂料。
背景技术
金属物料或工件如钢锭、钢坯、钢板以及其它金属物品，在热加工工序中需要将工件放入工业炉内加热。目前采用的是将工件裸露放入工业炉内加热的方式，此种加热方式存在着下列二个缺点：
1、金属物料在加热过程中与炉内气体发生传质。
(1)金属与炉内氧气发生化学反应，即金属从炉气中吸入氧元素，在金属表面生成氧化物，俗称“烧损”，降低金属收得率。
(2)金属内的微量元素被炉内气体带走，在金属表面形成微量元素流失层。例如硅锰弹簧钢，该种物料淬透性好，用来制造高应力弹簧，在汽车制造等行业中应用广泛。但是硅锰弹簧钢在加热过程中表面容易产生氧化脱碳，形成脱碳层，降低弹簧的弹性和疲劳强度。这就导致后续工序需要对金属工件进行扒皮处理或渗碳处理，由此增加工序，降低生产率和金属收得率。
2、金属物料的加热时间相对较长，即在炉内接受热量的速度低。
在500℃以上的工业炉内，传热以辐射传热为主。工业炉内火焰空间的传热是一个十分复杂的综合传热过程，炉子种类较多，不同炉子内综合传热是不同的，其情况复杂。在一个充满火焰或高温炉气的炉子内，存在着三个不同的温度区域：炉气(或火焰)、炉衬(炉墙及炉顶)、物料。因为火焰温度很高，所以炉内主要的传热方式是辐射，而传导及对流在热流量中只占较小的比重。此外，炉墙对于***空气还会散失热量，这个热损失对炉内温度也有一些影响。黑度εm代表物料的辐射传热性能，εm值越大，辐射传热性能越好。由于金属物料黑度较低，如钢坯的表面黑度εm≤0.8，加工后的光滑金属工件表面黑度远低于这一数值。而某些物料的黑度值为：1＞εm＞0.9。因此，裸露的金属物料加热时间相对较长。
在金属物料常规使用中，涂料或油漆保护应用非常广泛。如家电产品、汽车、工程机械、钢结构、屋面钢板等，均采用涂料或油漆对金属进行保护，同时具有美观的效果。
高温涂料在高温热工设备上的应用也相当广泛。在国外，英国CRC公司生产的ET-4涂料，美国生产的CRC-10A、G-125、SBE涂料，日本生产的CRC1100、CRC1500涂料，涂料黑度(发射率)εm达0.9，用于冶金、机械、石化、电力等行业的高温炉窑内壁涂覆，达到保护炉子内壁即延长炉子内壁寿命、提高辐射传热强度的作用。
在我国，已开发了多种高温辐射涂料，例如：常温固化磷酸盐耐高温涂料、有机硅耐高温涂料、含铬有机硅耐高温涂料、锆石/氧化锆混合料作耐高温涂料和耐高温印剂、锅炉除尘器耐酸耐高温涂料、含碳耐火材料抗氧化涂料、炉窑内衬高温红外辐射涂料粘结剂、以及提高风机效率的碳化硅涂料，等等。这些涂料多数用于高温炉窑内壁涂覆，达到保护炉子内壁即延长炉子内壁寿命、提高辐射传热强度的作用。少数用于保护使用中的金属，延长金属使用寿命。
但是上述国内外应用的高温涂料产品，仅用于冶金、机械、石化、电力等行业的高温炉窑内壁涂覆，少数用于保护使用中的金属，还未用于金属物料或工件加热工序，例如金属铸坯后热加工前、金属铸坯切割分段后至入炉前的工序。
发明内容
本发明的任务是提供一种金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，它解决了现有高温涂料产品未能用于金属物料或工件加热工序以保护金属、强化传热的问题。
本发明的技术解决方案如下：
一种金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，所述功能涂料的重量组分为：SiC 100～400份，铬铁矿石0～400份，粘土粉100～200份，碳黑0～100份，钛白粉5～20份，锌钡白5～20份，锌粉5～20份，Al2O3 0～100份，PA80胶200～600份，均为320目以下的固态组分颗粒，水为余量。
使用时，将本发明的功能涂料涂覆在待加热工件表面，然后放入炉膛加热，即给工件“穿上衣服”后进行加热，起到了保护金属、强化传热的作用。本发明的功能涂料特别适用于金属铸坯后加工过程中的加热工艺，即金属铸坯后热加工前、金属铸坯切割分段后至入炉前的工序。
涂覆的功能涂料具有保护金属、强化传热的双重功能，也可以是一种单功能涂料，仅在工件表面形成致密保护层，阻隔工件与炉膛气体之间传质，如石墨、SiC质涂料可防止工件氧化和脱碳，或者仅在工件表面形成高辐射涂层，以提高加热速度，例如一种Gr2O3质涂料；也可以是复合功能涂料，兼具前述两种功能，例如采用一种微纳米高温远红外节能涂料，该涂料的颗粒超细化，达到纳米级颗粒，在工件基体上形成较致密的超薄防护层，附着力强，不易脱落，有效阻隔工件与炉气发生传质，减少氧化和微量元素脱失，该涂料黑度大，黑度εm＝0.93，涂层能更快地从炉内接受热量，然后以传导传热方式向工件内部导热，强化了工件传热。
本发明的功能涂料的涂覆方式可以采用涂刷、浸泡、辊涂或喷涂等方式。
本发明的功能涂料在金属物料或工件加热工艺中应用极其广泛，采用将工件裸露放入工业炉内加热的方式，在给被加热金属工件表面涂覆功能涂料后加热，其优点如下：
1、降低金属氧化烧损率。
2、降低金属中微量元素脱失率，对某些钢种可去除扒皮工序或补加微量元素工序。
3、提高加热速度，提高现有加热设备产量和生产率。
4、在推钢式加热炉中，被加热的钢坯有时发生粘钢，在涂覆本功能涂料后可防止粘钢。
本发明的功能涂料具有广阔的应用前景。我国已成为年产钢材超过4亿吨的国家，其中部分钢材经过多次裸露加热。以钢材热轧工序为例，我国在该工序加热过程中平均金属氧化烧损率大于1％，应用本发明的功能涂料能将该工序烧损率降到0.3％以下，仅以上第一项优点每年就可以为我国多收得钢材超过280万吨。本发明的功能涂料如用于钢铁物料的其它加热工序及其它金属的加热工序，则具有更大的应用潜力。
具体实施方式
本发明是一种金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，本功能涂料配方的重量组分为：SiC 100～400份，铬铁矿石0～400份，粘土粉100～200份，碳黑0～100份，钛白粉5～20份，锌钡白5～20份，锌粉5～20份，Al2O30～100份，PA80胶或水玻璃200～600份，这些组分均为320目以下的固态组分颗粒，水为余量。
本功能涂料的制备方法是，将功能涂料的上述重量组分混合均匀，制成粘稠状流体，以适合相应的喷涂、辊涂或涂刷机械进行涂覆。
本功能涂料的涂覆应用方法是，将功能涂料应用于金属铸坯后加工过程中的加热工艺，即金属铸坯后热加工前、金属铸坯切割分段后至入炉前的工序，增加了给物料或工件涂覆涂层的步骤，在给被加热金属物件表面涂覆功能涂料后进行加热。将本功能涂料的涂覆应用在生产线工艺上，提高了金属收得率，减少了金属中微量元素脱失。
本功能涂料可以是一种单功能涂料，形成涂覆层，仅起到阻隔金属工件与炉气传质作用；也可以是另一种单功能涂料，形成涂覆层，仅起到强化金属工件与炉气、炉壁传热作用。也就是说，使用单功能涂料，形成涂覆层，起到了单种保护或强化功能，例如推钢式加热炉中被加热的钢坯在涂覆本功能涂料后可防止粘钢。
本功能涂料可以是一种双功能涂料，形成涂覆层，既起阻隔金属工件与炉气传质作用，又起强化金属工件与炉气、炉壁传热作用。
本功能涂料当完成在轧制加工前的保护金属功能、强化传热功能后，很容易将其去除，具有易去除性能。
按照本发明的功能涂料的上述配方，可通过下列配方的具体实施例加以实现。
实施例1：
本功能涂料的重量组分为：SiC 400份，铬铁矿石0份，粘土粉200份，碳黑100份，钛白粉20份，锌钡白20份，锌粉20份，Al2O3100份，PA80胶600份，水为余量。
实施例2：
本功能涂料的重量组分为：SiC 100份，铬铁矿石400份，粘土粉100份，碳黑0份，钛白粉5份，锌钡白5份，锌粉5份，Al2O3 0份，PA80胶600份，水为余量。
实施例3：
本功能涂料的重量组分为：SiC 250份，铬铁矿石300份，粘土粉150份，碳黑50份，钛白粉15份，锌钡白15份，锌粉10份，Al2O350份，PA80胶600份，水为余量。
实施例4：
本功能涂料的重量组分为：SiC 200份，铬铁矿石200份，粘土粉180份，碳黑80份，钛白粉12份，锌钡白18份，锌粉6份，Al2O320份，PA80胶500份，水为余量。
实施例5：
功能涂料的重量组分为：SiC 150份，铬铁矿石100份，粘土粉110份，碳黑10份，钛白粉8份，锌钡白9份，锌粉7份，Al2O3 70份，PA80胶200份，水为余量。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (9)
1.一种金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 100～400份，铬铁矿石0～400份，粘土粉100～200份，碳黑0～100份，钛白粉5～20份，锌钡白5～20份，锌粉5～20份，Al2O30～100份，PA80胶200～600份，均为320目以下的固态组分颗粒，水为余量。
2.一种金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 100～400份，铬铁矿石0～400份，粘土粉100～200份，碳黑0～100份，钛白粉5～20份，锌钡白5～20份，锌粉5～20份，Al2O30～100份，水玻璃200～600份，均为320目以下的固态组分颗粒，水为余量。
3.根据权利要求1所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 400份，铬铁矿石0份，粘土粉200份，碳黑100份，钛白粉20份，锌钡白20份，锌粉20份，Al2O3 100份，PA80胶600份，水为余量。
4.根据权利要求1所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 100份，铬铁矿石400份，粘土粉100份，碳黑0份，钛白粉5份，锌钡白5份，锌粉5份，Al2O3 0份，PA80胶600份，水为余量。
5.根据权利要求1所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 250份，铬铁矿石300份，粘土粉150份，碳黑50份，钛白粉15份，锌钡白15份，锌粉10份，Al2O3 50份，PA80胶600份，水为余量。
6.根据权利要求1所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 200份，铬铁矿石200份，粘土粉180份，碳黑80份，钛白粉12份，锌钡白18份，锌粉6份，Al2O3 20份，PA80胶500份，水为余量。
7.根据权利要求1所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料，其特征在于，所述功能涂料的重量组分为：SiC 150份，铬铁矿石100份，粘土粉110份，碳黑10份，钛白粉8份，锌钡白9份，锌粉7份，Al2O3 70份，PA80胶200份，水为余量。
8.一种制备权利要求1或2所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料的方法，其特征在于，将所述功能涂料的重量组分混合均匀，制成粘稠状流体。
9.一种涂覆权利要求1或2所述的金属物件加热工艺中可保护金属强化传热的涂料的方法，其特征在于，将所述功能涂料应用于金属铸坯后加工过程中的加热工艺，即金属铸坯后热加工前、金属铸坯切割分段后至入炉前的工序，在给被加热金属物件表面涂覆功能涂料后进行加热。
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