一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料及应用的制作方法

本发明属于钢铁工业，具体涉及一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料及应用。

背景技术：

1、钢坯在轧制、锻造、热处理前都需要在加热炉里将其加热到一定温度，加热及保温对于材料塑性变形至关重要，随着坯料规格的增加，为保证加热渗透温度均匀性，需要的加热时间更长和温度更高。受氧化性气氛的影响，在加热及保温期间，钢坯表面的氧化不可避免，加热时间越长，加热温度越高，钢坯表面氧化越严重。对于低碳钢来说，加热过程钢坯表面产生氧化铁皮，使金属成材率显著下降；对于中高碳钢来说，在加热过程中除产生氧化烧损以外，表面脱碳也是不可避免的问题；而对于一些含有硅、镍等合金元素的钢种，钢坯表面氧化生成复杂的氧化层，覆盖在金属表面，常规除磷手段难以去除，很容易在后续加工过程形成表面花斑等缺陷。据查阅的资料汇总，国内各钢厂的加热炉氧化烧损大约占其总产量的0.8%~1.73%，严重影响了钢坯的金属收得率。

2、表1 各钢厂加热炉氧化烧损统计

3、

4、减少钢坯加热烧损的最有效方法是隔绝金属表面与氧化性气体的接触。涂料保护法是工业化应用的钢坯防氧化方法之一，通过在钢坯加热之前，在其表面喷涂一层涂层并形成致密的保护膜将钢坯表面与氧化性气体隔离，阻止氧化性气体向钢坯表面的扩散，从而减少加热过程中钢坯的氧化烧损。

5、目前国内市场上常见的防氧化涂料主要有：以硅酸盐为主体的防氧化涂料、sio2-al2o3系、搪瓷涂料、mgo-cr2o3系、金属铝系、mno2涂料、碳化硅-石墨系、纳米硅酸盐涂料等。虽然上述材料具有一定的降低烧损和减少脱碳的作用，但是依然存在诸多问题：(1)高温强度较低，多数抗氧化涂料无法满足钢坯加热1300℃左右的需要；(2)部分涂料需要烘烤硬化，影响效率与能源消耗；(3)涂料中的树脂在高温加热过程中分解释放出有毒有害气体；(4)部分涂料含有有毒物质cr2o3、贵重稀土金属氧化物，或者含有增加碳排放的含碳还原剂(石墨电极、sic或碳粉)；(5)部分涂料高温热震性差，钢坯出炉时涂层脱落在加热炉内，造成加热炉堵塞，增加清理难度。因此，研制一种快速烧结、耐高温、热震稳定性好、加热过程中没有有毒有害物质产生的钢坯防氧化涂料有极大的必要性。

技术实现思路

1、针对现有防氧化涂料应用时存在需要额外烘烤硬化、热震性差、加热过程中产生有毒有害物质和/或不耐高温的技术问题，本发明提供一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料及应用。

2、第一方面，本发明提供一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料，包括如下重量份的原料：锆英粉20~70份、铝矾土30~60份、镁橄榄石粉10~30份、锂基膨润土2~10份、羧甲基纤维素钠2~7份、聚合氯化铝1~6份和水60~150份。

3、羧甲基纤维素钠是水基涂料用的悬浮剂，防止涂料中固相沉淀，起到分散剂的作用；锂基膨润土能够增强涂料粘度，也具有组织固相颗粒沉积的分散剂作用，同时还有调节增稠的作用。

4、进一步的，包括如下重量份的原料：锆英粉50~60份、铝矾土43~47份、镁橄榄石粉12~18份、锂基膨润土5份、羧甲基纤维素钠3~3.5份、聚合氯化铝2~2.5份和水75~80份。

5、进一步的，锆英粉中zro2的质量百分含量＞65%，sio2的质量百分含量＜33%，锆英粉95%过320目。

6、进一步的，铝矾土中al2o3的质量百分含量＞75%，铝矾土的矿物组成主要是莫来石和α-刚玉，还包括方石英。

7、进一步的，镁橄榄石粉中feo的质量百分含量＜8%，镁橄榄石粉的矿物组成中蛇纹石质量百分含量＜15%。

8、进一步的，锂基膨润土吸蓝量≥30g/100g、粒度≤200目。

9、第二方面，本发明提供一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料在钢坯表面制备涂层的应用。

10、进一步的，涂料涂浆在已经去除表面杂质的钢坯表面均匀喷涂，涂层厚度为0.4~0.5mm。

11、本发明的有益效果在于：

12、本发明提供的自硬化锆基钢坯防氧化涂料所选的原料环保性高，在高温加热过程中不产生有毒有害物质，喷涂在钢坯表面后无需烘烤硬化，自然风干即可，使用方便。相较于其它在钢坯表面不受外力或吹风就能脱落的涂层，使用本发明提供的自硬化锆基钢坯防氧化涂料喷涂钢坯，至少在加热温度1190℃、总加热时长4.5h时，涂层不会在加热过程中脱落，表现出良好的耐热性和热震稳定性，避免了钢坯出炉时涂层脱落在加热炉内，造成加热炉堵塞，增加清理难度的问题。

技术特征：

1.一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：锆英粉20~70份、铝矾土30~60份、镁橄榄石粉10~30份、锂基膨润土2~10份、羧甲基纤维素钠2~7份、聚合氯化铝1~6份和水60~150份。

2.如权利要求1所述的自硬化锆基钢坯防氧化涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：锆英粉50~60份、铝矾土43~47份、镁橄榄石粉12~18份、锂基膨润土5份、羧甲基纤维素钠3~3.5份、聚合氯化铝2~2.5份和水75~80份。

3.如权利要求1或权利要求2所述的自硬化锆基钢坯防氧化涂料，其特征在于，锆英粉中zro2的质量百分含量＞65%，sio2的质量百分含量＜33%，锆英粉95%过320目。

4.如权利要求1或权利要求2所述的自硬化锆基钢坯防氧化涂料，其特征在于，铝矾土中al2o3的质量百分含量＞75%，铝矾土的矿物组成主要是莫来石和α-刚玉，还包括方石英。

5.如权利要求1或权利要求2所述的自硬化锆基钢坯防氧化涂料，其特征在于，镁橄榄石粉中feo的质量百分含量＜8%，镁橄榄石粉的矿物组成中蛇纹石质量百分含量＜15%。

6.如权利要求1或权利要求2所述的自硬化锆基钢坯防氧化涂料，其特征在于，锂基膨润土吸蓝量≥30g/100g、粒度≤200目。

7.一种如权利要求1~权利要求6中任一项所述的自硬化锆基钢坯防氧化涂料在钢坯表面制备涂层的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，自硬化锆基钢坯防氧化涂料在已经去除表面杂质的钢坯表面均匀喷涂，涂层厚度为0.4~0.5mm。

技术总结本发明属于钢铁工业技术领域，具体涉及一种自硬化锆基钢坯防氧化涂料及应用。自硬化锆基钢坯防氧化涂料包括如下重量份的原料：锆英粉20~70份、铝矾土30~60份、镁橄榄石粉10~30份、锂基膨润土2~10份、羧甲基纤维素钠2~7份、聚合氯化铝1~6份和水60~150份。本发明提供的自硬化锆基钢坯防氧化涂料喷涂钢坯表现出良好的耐热性和热震稳定性，避免了钢坯出炉时涂层脱落在加热炉内，造成加热炉堵塞，增加清理难度的问题。技术研发人员：孙宗辉,曲锡辉,李浩秋,刘成宝,王毅,许荣昌,邵正伟,韩杰受保护的技术使用者：山东钢铁股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23