碳鋼包磚防氧化涂料研制與應(yīng)用

本文分實驗室模擬研究的現(xiàn)場涂料試用研究兩大部份。研究了高溫下鋼坯氧化機理;硅酸鹽琺瑯涂層在1200℃下防氧化機理;涂層的實驗室模擬研究?，F(xiàn)場試用表明:涂層在1200℃下,2～2.5小時可減少鋼坯在加熱爐內(nèi)氧化40～60%,全程氧化30%左右。涂層對軋制工藝、表面質(zhì)量沒有不利影響。

用以氧化物為主要原料制成的醇基快干型涂料,涂敷于碳鋼塊上,點火塊干使其固化形成涂層,防止碳飲氧化燒損.并采用失重法,對45#和t10碳鋼涂涂料的試樣與裸樣在高溫下氧化失重進行了對比實驗,分析了涂料對降低氧化燒損的影響以及涂料層的主要性能。實驗表明,該涂料所形成的涂層在碳鋼的加熱過程中,與基體結(jié)合緊密,抗氧化性能以及耐熱震性能較好,減少了碳鋼高溫氧化燒損,使碳鋼在相同的加熱溫度和時間下,(如45#在6小時內(nèi)100℃下),氧化燒損量由2.4~4.2g降低為0.8~2.5g,氧化速度由5.310×10-5g/mm2.h降低為3.885×1-05/mm2.h.

通過添加三聚磷酸鋁和調(diào)整ph值制備了一種新型的鋼坯高溫防氧化涂料用磷酸鋁系無機復(fù)合粘結(jié)劑,分別用tg-dta、sem和xrd對無機復(fù)合粘結(jié)劑進行了熱性能測試和結(jié)構(gòu)形貌表征。結(jié)果表明,無機復(fù)合粘結(jié)劑的耐高溫性能好,高溫交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,三聚磷酸鋁在低溫體系中起到了一定的固化劑作用,提高了防氧化涂料粘結(jié)劑的高溫粘結(jié)作用。與涂料的結(jié)合應(yīng)用實驗表明,添加4%的無機復(fù)合粘結(jié)劑有利于涂料在高溫基體上的噴涂和附著,提高了涂料的高溫防氧化效果。

提高lf爐渣線部位mgo-c磚使用壽命的關(guān)鍵在于防止lf渣粉化并在mgo-c磚表面形成掛渣層。本試驗采用靜態(tài)坩堝法研究了含b_2o_3的防氧化涂料對mgo-c磚抗lf粉化渣侵蝕的影響,并與未噴涂防氧化涂料的mgo-c磚進行了對比試驗。結(jié)果表明:防氧化涂料中的部分b_2o_3溶入渣中,增加了渣的粘度,并與渣中的α’-c_2s形成固溶體,有效地抑制了lf渣的粉化,并在mgo-c磚上形成掛渣保護層,因而提高了lf爐渣線部位mgo-c磚的抗lf粉化渣侵蝕的能力。

為了防止鋼鐵材料熱處理時的氧化和脫碳,研制了一種sio2-al2o3-zro2-cr2o3體系的高溫防氧化脫碳保護涂料。通過氧化失重對比試驗和金相檢驗的方法,考察了該涂料的防氧化脫碳性能。結(jié)果表明,該涂料能有效地防止鋼鐵材料在860~1020℃下的氧化脫碳。水玻璃是制備該涂料良好的粘結(jié)劑,其加入量為35%時,該涂料的防護性能和冷卻時的自剝性能良好。

為使防氧化涂料在高溫普碳鋼坯上粘附,熔制了p2o5-zno-na2o系基礎(chǔ)玻璃,用b2o3,fe2o3,mno,coo,nio進行改性并對其性能進行了表征.結(jié)果表明,粘結(jié)劑在升溫過程中有晶相析出,用b2o3和fe2o3改性后其軟化溫度為750℃,繼續(xù)用mno,coo,nio改性其軟化溫度為596℃;熱處理前粘結(jié)劑為無定型玻璃態(tài),用b2o3和fe2o3改性后于476℃保溫10min,主要有zn(po3)2晶體析出,用b2o3,fe2o3,mno,coo,nio改性后于428℃保溫10min,主要有ni(po3)2析出;晶相析出后,玻璃的軟化溫度提高54℃.將不同易熔玻璃作為高溫粘結(jié)劑,軟化溫度是決定高溫瞬間粘附性能的重要因素.粘結(jié)劑加入涂料中,實現(xiàn)了涂料在高溫鋼坯上瞬間粘附,實驗室防氧化效果為59.24%,簡要分析了涂料和玻璃粘結(jié)劑的結(jié)合機理.

研制出一種彈簧鋼用高溫防氧化脫碳涂料,采用光學(xué)顯微鏡、顯微硬度儀、掃描電子顯微鏡和差熱分析儀等對涂料的高溫抗氧化性能、抗脫碳性能進行了研究。結(jié)果表明:在彈簧鋼表面涂敷了防氧化脫碳涂料后,經(jīng)960℃高溫加熱40min后,涂層會自然剝落,基體表面光滑發(fā)亮,氧化質(zhì)量損失率由原來的2.39%降至0.8%,降幅近70%,鋼表面主要元素含量未發(fā)生變化;總脫碳層深度由原來的119μm降至7μm,降幅超90%,可以有效地阻止1000℃以下彈簧鋼的氧化與脫碳行為。

分別研究了硅酸鹽防氧化脫碳涂料對45#鋼和40cr鋼熱處理時的保護效果。1100℃下保溫時間對鋼樣氧化失重率的影響實驗表明,隨著保溫時間的延長,無涂料保護的鋼樣的氧化失重率迅速增大,但有涂料保護的鋼樣其氧化失重率變化不大。鋼樣經(jīng)1100℃×2h熱處理后油淬的金相照片顯示,45#鋼的氧化脫碳程度比40cr鋼更嚴重,而有涂料保護的鋼樣其氧化脫碳作用明顯減少。經(jīng)過860℃×4h與1100℃×4h熱處理后淬火脫落的涂層其截面sem形貌顯示,涂層的內(nèi)側(cè)出現(xiàn)較厚的致密層,并呈明顯的燒結(jié)狀態(tài),由能譜分析可知,它應(yīng)為基體上的氧化膜或氧化膜與涂層成分的反應(yīng)產(chǎn)物。初步探討了涂料的防護原理,指出涂層不能避免鋼樣氧化,而輕微氧化形成的氧化膜能與涂層成分反應(yīng)形成復(fù)雜的氧化物,從而達到較好的防護效果。

以凹凸棒石粘土為主體,添加一些輔助材料,運用正交實驗優(yōu)化出能夠有效地防止60si2mn彈簧鋼在高溫下氧化脫碳的最佳配比涂料。結(jié)果表明,該涂層在高溫下能均勻地覆蓋于鋼基體表面,且不開裂,熱處理后涂層能容易地從鋼基體表面剝離,保護效果十分明顯。

研制了一種防止高速鋼在軋制加熱過程中氧化脫碳的防護涂料,本涂料綜合利用熔膜屏蔽及氧化還原保護機理,既阻斷加熱氣氛與金屬的接觸又降低涂膜附近氣氛的氧勢雙重防護,使脫碳層深度減少80%左右。該涂料成本較低,易于推廣。

介紹了一種新型耐火材料抗氧化涂料。此涂料由復(fù)合氧化物、氧化硅、氧化鋁及施工性能調(diào)節(jié)劑充分反應(yīng)制成。結(jié)果表明,在1500℃內(nèi),涂料對al2o3-zro2-c耐火材料具有良好的保護效果。

針對紅熱動態(tài)鋼坯研制了一種高溫抗氧化涂料,對涂料在動態(tài)鋼坯基體上的高溫抗氧化性能、高溫防脫碳性能等進行了研究。結(jié)果表明涂料能有效降低鋼坯在1300℃以下的氧化燒損,減緩鋼坯表層的元素貧化和脫碳,同時,還探索了高溫下涂層的抗氧化機理,分析了涂層應(yīng)用過程中的高溫氣膜作用、熔融屏蔽組分作用和層狀功能組分作用。

分析了鋼種特性、涂料各組分的作用,運用正交設(shè)計優(yōu)選出最佳工藝配方,經(jīng)1360℃、2h恒溫,測定其抗氧化率和燒鋼出爐后涂層脫落率,研制出鎳鉻合金鋼鋼坯在800～1360℃均熱爐中使用的抗高溫氧化涂料。此涂料為水基、無毒性涂料,同時滿足在鋼坯入爐前涂敷于鋼坯表面的涂層與鋼材基體結(jié)合性能良好,出爐后涂層可以自行剝落的生產(chǎn)工藝要求,從而減少了鋼材的氧化燒損,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率。

為了滿足低碳鋼和超低碳鋼的冶煉需要,以剛玉、電熔鎂砂、活性復(fù)合尖晶石微粉等為主要原料,sio2微粉和鹵水為結(jié)合劑,研制了鋼包用機壓無碳剛玉-尖晶石不燒磚。性能檢測結(jié)果表明,研制的無碳鋼包不燒磚比現(xiàn)用鎂鋁碳不燒鋼包磚具有更好的物理性能和抗熱震性,而且當(dāng)無碳鋼包磚中鎂砂與活性復(fù)合尖晶石微粉的加入質(zhì)量分數(shù)分別為4%和20%時,研制磚的性能最佳;生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果表明,無碳鋼包磚在攀鋼120t鋼包上使用壽命達140爐,比現(xiàn)用鎂鋁碳鋼包不燒磚的提高30爐以上,并能減少對鋼水的增碳作用,降低鋼包外殼溫度。

研究了幾種不同添加物對鎂基耐火材料抗渣性和熱震穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)向鎂基材料中添加10%左右的zro2制成的鎂鋯磚,對堿性渣的侵蝕具有很高的抵抗能力、同時具有較高的熱震穩(wěn)定性和抗剝落性,是一種較好的無碳鋼包渣線耐火材料。

鎂碳磚開發(fā)及其在鋼包渣線的應(yīng)用 河北瀛都復(fù)合材料有限公司 王丕軒孫志紅 摘要：概述了鎂碳磚的發(fā)展概況、生產(chǎn)過程及在鋼包渣線的應(yīng)用，并對其發(fā)展前景進行了展 望。 關(guān)鍵詞：鎂碳磚；渣線；低碳化；精煉 11鎂碳磚發(fā)展概況 mgo–c磚是20世紀70年代興起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡邊 明首先開發(fā)，它是以鎂砂（高溫?zé)Y(jié)鎂砂或電熔鎂砂）和碳素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合 劑制成的耐火材料。由于mgo–c磚具有耐火度高、抗熱震性優(yōu)良和抗侵蝕能力強等優(yōu)良特 性而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)，如轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼[1]。 在日本研發(fā)出樹脂結(jié)合mgo–c磚后，西歐開發(fā)了瀝青結(jié)合的mgo–c磚，其殘?zhí)剂考s 為10%，由于價格低于樹脂結(jié)合mgo–c磚，故被成功地用于水冷電爐中的高溫?zé)狳c部位， 同時也用于轉(zhuǎn)爐。 我國在1980前后年開始研究含碳耐火材料[2]

為防止葡萄酒罐儲過程中的氧化現(xiàn)象,研制設(shè)計出了一套氮氣正壓保護自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入生產(chǎn),在葡萄酒罐儲防氧化環(huán)節(jié)的應(yīng)用中效果顯著。同時該系統(tǒng)具有成本低廉、穩(wěn)定可靠、自動化程度高、利于環(huán)保等優(yōu)點。

主要講述了漢鋼公司煉鋼廠將150t鋼包磚由鎂碳質(zhì)改選為無碳質(zhì),并采用綜合砌筑的方式。經(jīng)過兩年多的生產(chǎn)實踐,取得良好的使用效果,平均包齡提高了約90爐,最高達200爐次,完全可以滿足于含碳量要求不太嚴格的鋼種。無碳鋼包磚的應(yīng)用不僅降低了噸鋼耐材、煤氣成本,而且為新鋼種的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

以電熔鎂砂和石墨為主要原料,研究了al粉和si粉為復(fù)合抗氧化劑對低碳鎂碳磚性能的影響。結(jié)果表明,單一加入al粉時,高溫抗折強度和抗氧化性能較好；復(fù)合添加al-si粉抗氧化劑時氣孔率較小,對體積密度影響不大,熱震穩(wěn)定性和抗熔渣侵蝕性能最佳。

重鋼煉鋼廠無碳鋼包包身、包底采用剛玉-尖晶石預(yù)制磚,渣線采用低碳鎂碳磚復(fù)合砌筑而成。該預(yù)制磚具有較好的熱震穩(wěn)定性、體積穩(wěn)定性,抗鋼水沖刷能力,抗渣侵蝕、滲透能力。精煉過程中鋼水自然增碳量<5×10-6,生產(chǎn)過程中使用安全穩(wěn)定,包齡達到了181爐。

研制出一種以廢舊玻璃為主要原料的高溫防氧化、脫碳涂料。實驗結(jié)果表明，該涂料工藝性能優(yōu)良、高溫下不開裂、能均勻分布在工件的表面上。淬火后涂層能從工件上剝離。在８００～１２００℃范圍內(nèi)可有效地防止工件氧化、脫碳。而且成本低，制備技術(shù)簡單。

為了提高取向硅鋼板坯的抗高溫氧化性能,采用漿料法制備mgo-cr2o3系的取向硅鋼用高溫抗氧化涂料.通過氧化增重、x射線衍射和電子掃描電鏡等測試方法,研究涂層保護下的取向硅鋼在不同溫度下的氧化增重規(guī)律以及1400℃下氧化產(chǎn)物截面形貌、元素分布特征.結(jié)果表明,該涂料對于取向硅鋼具有良好的高溫防護功能,且具有寬泛的抗氧化區(qū)域.