CN1935921A

CN1935921A - 免预干全除鳞钢坯用抗高温氧化涂料

Info

Publication number: CN1935921A
Application number: CN 200510032179
Authority: CN
Inventors: 陈历泽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-03-28

Abstract

本发明公开了一种免预干全除鳞钢坯用抗高温氧化涂料。本涂料运用高温熔膜屏蔽和氧化还原双重保护机理，以酚醛、环氧、有机硅树脂的共混改性树脂、高温氧化物、高熔点还原金属、耐火硅酸盐材料、助剂等为原料经络合、交联、固化、成膜而成。本涂料的使用，既无需对钢坯表面进行打磨等预处理，又无须将涂层预干燥，能简便地与钢坯加热连续生产线配套使用，大幅度降低钢坯烧损率，并具有自剥离和全除鳞性能，用自来水或低压水冲洗即可完全脱除涂层和钢坯表面氧化鳞片，可有效提高钢材表面质量，大幅度减少钢材表面后处理工作量，使用成本低，对基体无有害侵蚀，对环境无污染，适用范围：1500℃以下加热炉、热处理炉等。

Description

免预干全除鳞钢坯用抗高温氧化涂料

技术领域

本发明涉及加热抗氧化保护涂料技术领域，特别涉及免预干燥，能完全脱除钢材基体表面氧化鳞片的加热抗高温氧化保护涂料。

背景技术

钢坯在轧制前的加热过程中，其表面在高温中发生剧烈氧化反应，造成氧化烧损，使钢的成材率降低，且对特种钢，其在表面形成的金属氧化物鳞片即使用高压水和铁锤敲也难以除尽，增加了后工序表面处理工作量和生产成本，影响了产品表面质量，是困扰企业的一个技术难题。近年来国内外相关企事业单位积极开展了钢材高温保护涂料的研究开发，但迄今为止，此类各种涂料尚有以下不足：1、使用时须将涂料的涂层预干燥(自然干燥或烘干)，从而须较大变动原工艺流程，涂敷、干燥设施投资较大，限制了涂料在连续作业的工业生产线上的方便使用；2、特种钢坯表面的金属氧化物鳞片不能完全清除。

发明内容

发明目的：

本发明目的在于提供一种既无须对钢坯基体表面进行打磨等预处理，又无须将涂料涂层预干燥，能简便地(极少变动工艺)与钢坯加热连续生产线配套使用，大幅度降低高温氧化烧损率，并具有良好的自剥和全除鳞性能，以低压水(自来水或水压不超过10Mp)冲洗即可完全脱除涂层和钢坯表面氧化鳞片，可有效提高钢材表面质量，大幅度减少繁重的钢材表面后处理工作量的钢坯加热用抗高温氧化保护涂料。其使用成本低，对钢坯导热系数、加热时间无影响，对基体无有害侵蚀，对环境无污染。

本发明通过下述方法实现：实行高温熔膜屏蔽和氧化还原双重保护机理。

高性能基料：

以具有高能硅氧键的有机硅树脂与酚醛环氧树脂、呋喃糠醛树脂共混改性，制备出最佳配比的共混物作基料，其带芳烃、呋喃环的侧链的三维聚合网状结构，使其具有更高的耐热、耐化学性能，又有良好的柔韧、粘附、机械和与颜填料相容的性能。

高性能颜填料：

Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂等高熔点高温氧化物与基料高聚物形成极稳定的金属硅氧烷键，并与其他耐火填料共同形成有机硅酸盐材料，即金属陶瓷涂料—致密的玻璃陶瓷状熔膜牢固地覆盖在钢表面，隔绝氧气与基体的接触，而达到保护钢件的目的，加之这些高温氧化物在高温下与碳层发生吸热化学反应，并有提高珐琅涂层熔化温度和调整涂层粘度的功效，故使涂层具有超高的耐热(高达1500℃)、耐化学和消融性能；Al₂O₃和MgO具有降低涂料线膨胀系数(与钢基体线膨胀系数相差大，高温时两者附着力好，出炉降温后两者即分离)和氧化铁皮对基体附着力的效果，使钢坯冷却后，涂层和氧化铁皮自行从基体剥落；滑石粉、高岭土等硅酸盐填料起补强和阻止作用：特别是在400℃时，其与基料的硅氧烷官能基反应，阻止了有机高聚物基料的热分解；磷酸盐在高温时放出气体，形成泡沫层，增厚了滞流边界层，提高了涂层的隔热性能，且其生成的黏稠的多聚酸附着于涂层表面，增强了屏蔽氧化的作用；铝银浆、镍粉在低温阶段首先与涂层中的氧反应，造成紧贴底材表面的缺氧环境，而达到保护底材目的，并能防止涂层在升温时破裂。

高性能助剂：

选用南大-42固化剂，其叔胺上的活性氢与基料的环氧基发生交联固化反应，其同时与填料、底材表面吸附的微量水分进行缩合反应，从而将基料、填料、底材偶联固化成整体，提高了涂层的耐热、附着等性能；有机锡和环烷酸最佳混合催干剂能有效地提高涂层的实干速度。

根据上述得到本发明涂料的具体组成(重量％)：

有机硅树脂18-26％，环氧树脂6-11％，呋喃糠醛树脂2-6％，硅烷偶联剂3^#4-7％，Al₂O₃ 4-8％，TiO₂ 2-5％，MgO 3-7％，V₂O₅ 0.5-1.5％，SiO₂ 3-6％，铝银浆3-7％，镍粉1-3％，磷酸锌1-4％，滑石粉5-10％，高岭土6-11％，硅藻土3-7％，膨润土3-8％，碳黑2-7％，南大42固化剂2-5％，磷酸络合剂1-5％，交联剂2-5％，环烷酸2-6％，有机锡0.1-0.5％。

本发明具有以下特点：

1、对被保护的钢材表面无须进行喷砂或打磨预处理，采取刷涂、浸涂，甚至喷涂的方式均可均匀地涂敷，转运中不脱落，并且不影响应用效果。

2、涂层无须预干燥(含自然干燥和预烘干)，可在线喷涂即时入高温炉加热，极少变动原工艺，涂装设备投资少，使用成本低，能简便地与钢坯加热连续生产线配套使用。

3、本发明涂料在600-1500℃温度范围内具有显著的抗氧化，降低钢材表面烧损的效果，氧化烧损降低率为60-95％，可有效提高产品成品率。

4、能弱化氧化铁鳞片与钢基体的粘合力，出炉冷却后经普通自来水冲洗，氧化铁鳞片和涂料层能自行完全脱落；脱落后的钢基体“板面光滑，平整光亮”，可大幅度减少常规繁重的氧化铁鳞片后处理工作量，有效提高生产率、产品合格率和产品质量(产品质量提高一个等级)。

5、本发明涂料对钢坯导热系数，不延长钢坯加热时间，对钢坯无有害侵蚀；其生产和使用均对环境无污染。

6、本发明涂料原料立足国内，来源广泛，生产成本低。

具体实施方式

按以下配制取原料：

有机硅树脂19％，环氧树脂8％，呋喃糠醛树脂3％，硅烷偶联剂3^# 5％，Al₂O₃5％，TiO₂ 3％，MgO 4％，V₂O₅ 0.5％，SiO₂ 4％，铝银浆4％，镍粉2％，磷酸锌2％，滑石粉7％，高岭土8％，硅藻土5％，膨润土5％，碳黑3％，南大42固化剂3.5％，磷酸络合剂3％，交联剂3％，环烷酸3％，有机锡0.1％。

按以下制备步骤：

有机硅树脂、环氧树脂、呋喃糠醛树脂和硅烷偶联剂3^#在反应斧中常温搅拌35分钟后备用；Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、V₂O₅、镍粉、铝银浆、磷酸锌、助剂加适量去离子水，加热至106℃，球磨130分钟成浆料备用；滑石粉、高岭土、硅藻土、膨润土、碳黑、活化剂加适量去离子水加热至85℃球磨265分钟成浆料备用；将上述三种物料加磷酸络合剂、交联剂投入反应斧，高速搅拌2.5小时成黏稠膏体状物料；在使用现场将黏稠膏体状物料按比例加南大42固化剂、环烷酸、有机锡和稀释剂后人工充分搅拌20分钟即成稀浆膏体状物料的本发明涂料。

本发明涂料对涂敷环境无任何特殊要求，可在500℃以下任何温度和相对湿度条件下涂敷，只要在工件表面涂敷0.3-0.8mm的厚度即可。

实施例

本发明涂料用作钢板轧制前的钢坯加热保护涂料，钢坯材质：Q235，钢坯规格：300×150×3000，钢基体免预处理，涂敷方式：在线喷涂，涂层厚度：0.5mm，免预干燥，随即入炉，炉温1250℃，在炉时间2.5小时。结果：烧损率由1.99％下降到0.33％，烧损率下降83.44％；钢坯表面状况：涂涂料的钢坯表面的氧化铁鳞片极薄，仅0.1-0.5毫米，疏松，经自来水冲洗完全去除，脱落后的板面平滑，色泽光亮均匀，钢坯边角完整无损，质量提高一个等级；对照钢坯表面的氧化铁鳞片厚达1-7毫米，20Mp高压水和铁锤敲打仍不能完全去除，板面粗糙，有较多腐蚀网孔斑状，色泽深浅不一，钢坯边角已氧化成园形，呈严重氧化状态。经济效益：以年产120万吨钢板的中型钢铁厂计，仅考虑降低烧损率因素，可增产钢板49200吨，计年增收2.28亿元；若考虑提高产品质量价格升值，大幅度减少氧化铁鳞片的后处理工作量，降低生产成本，则效益将成倍增加。

Claims

1、一种免预干全除鳞钢坯用抗高温氧化涂料，其特征在于该涂料的配比组成(重量％)为：

2、如权力要求1所说的涂料，其特征在于基料中，有机硅树脂、环氧树脂、呋喃糠醛树脂和硅烷偶联剂3^#的重量比例为：9.5∶4∶1.5∶2.5；颜料中，Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、V₂O₅、磷酸锌之间的重量比例为：5∶3∶4∶4∶0.5∶2，其中高温氧化物总量占颜填料总量的30％；填料中，滑石粉、高岭土、硅藻土、膨润土、碳黑之间的重量比例为：7∶8∶5∶5∶3；颜填料与基料的重量比例为：1.5∶1。

3、如权力要求1所说的涂料的制备方法，其特征在于：A.有机硅树脂与酚醛环氧树脂、呋喃糠醛树脂、硅烷偶联剂3^#在反应釜中常温搅拌35分钟完成共混改性；B.Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、V₂O₅、镍粉、铝银浆、磷酸锌等高温氧化物、金属颜料加助剂和适量去离子水，加热至106℃，球磨130分钟完成络合活化预处理；C.滑石粉、高岭土、硅藻土、膨润土、碳黑等填料加活化剂、适量去离子水加热至85℃，球磨265分钟完成交联活化预处理；D.上述三种物料加磷酸络合剂、交联剂投入反应斧，高速搅拌2.5小时成黏稠膏体状的络合交联中间体；E.上述中间体加南大42固化剂、环烷酸、有机锡和稀释剂后人工充分搅拌20分钟即成稀浆膏体状的本发明涂料。