高溫熱處理防氧化涂料在鑄件鋼坯金屬耐火材料上材料上測試實驗

高溫熱處理防氧化涂料在鑄件鋼坯金屬耐火材料上材料上測試實驗，高溫下防止金屬裂紋、黑皮、變色，在耐火材料上，新砌鋼包在使用前會進行長時間的烘烤,這導致工作層鎂碳磚的嚴重氧化,顯著縮短了使用壽命。針對該問題,我們用志盛威華一種ZS-1021高溫鎂碳磚防氧化涂料,將ZS-1021高溫防氧化涂料涂刷到鎂碳磚樣塊進行了實驗室試驗,還在現場鋼包渣線鎂碳磚上進行了應用試驗,結果表明,在1100℃以下,該涂料對鎂碳磚樣塊起到非常好的防氧化作用,松散層和脫碳層的厚度幾乎為零;兩個鋼包現場試驗表明:涂刷渣線鎂碳磚的殘余厚度比相同條件下沒有涂刷的殘余厚度分別增加了25mm和40mm左右,可以使渣線鎂碳磚的使用壽命提高15%和50%左右。該ZS-1021高溫鎂碳磚防氧化涂料的應用對提高鎂碳磚的利用率,節約資源,降低鋼包用耐火材料噸鋼消耗有重要意義。

目前鋼包使用的工作襯,尤其是渣線部位多采用含碳耐火材料。新砌筑好的鋼包,在投入盛裝鋼水使用前,須預先按照從小火、中火到大火的順序進行烘烤,一般烘烤溫度達到1000℃左右,整個烘烤過程,時間短的需要20~30h,長則需要3-5天,有的甚至更長。目前,相當多的鋼包使用現場并沒有采取針對烘烤過程中含碳工作襯的防氧化措施,導致烘烤完畢待用時,工作層鎂碳磚已經產生至少20mm左右的氧化脫碳層;也有少部分的鋼包工作層鎂碳磚在砌筑后涂刷防氧化涂料,但是防氧化效果并不能達到理想的效果。另外,涂料需要在現場加水調配,使用不方便,導致了大多數鋼包使用現場放棄了采用防氧化涂料。為此,我們研發了一種預先調配好的、方便使用的ZS-1021高溫防氧化涂料,耐溫2300℃,并對其防氧化效果進行了相關試驗。

1、試驗

本試驗的ZS-1021高溫鎂碳磚防氧化涂料是預先調配好的漿料,便于涂刷,附著性好,且漿性穩定,可以長時間存放。試驗中選用MgO-C磚的化學成分(w)如下:MgO80.97%,Cl4.65%,Al2O32.68%,SiO21.04%,Fe2O30.64%。將選用的MgO-C磚切成60mm×50mm×70mm的長方體備用。

將切好的MgO-C磚樣塊分別放到已經升溫到800、900和1000℃的馬弗爐內,經過不同時間(2~28h)后取出樣塊,放到密封的匣缽中自然降溫,然后測量其氧化脫碳層的厚度。對鎂碳磚使用的熱固性酚醛樹脂在空氣氣氛下進行熱重分析。

用毛刷將防氧化涂料均勻涂到切好的MgO-C磚樣塊的各表面上(含3個原始磚面和1個切割面),只留樣塊的底面和一個側面的中心部分不涂刷,用來作為對比面。涂刷厚度0.5~1mm。自然放置5h后,放入電爐內,在空氣氣氛下從常溫經24h勻速升溫到1100℃,并保溫3h。然后,自然降溫后取出樣塊。

為驗證志盛防氧化涂料的實際使用效果,在兩個鋼廠分別進行了現場試驗。釆用鋼包渣線鎂碳磚的局部涂刷和侵蝕最嚴重處的整體涂刷兩種方式,來評價防氧化涂料起到的作用。局部涂刷的現場,新砌鋼包烘烤時間為24h,最高烘烤溫度1000℃,觀察鋼包烘烤結束后渣線鎂碳磚的外觀,測量鋼包下線后涂刷部分的殘余厚度,對比未涂刷涂料且與涂刷涂料部分處在相同使用環境的渣線鎂碳磚殘余厚度(結果見圖4和圖5)。侵蝕最嚴重處整體涂刷的現場,新砌鋼包烘烤時間為120h,最高烘烤溫度1000℃,選定侵蝕最嚴重的部位作為研究對象,對比涂刷前后該處鎂碳磚殘余厚度和使用壽命。

2、實驗

溫溫度是金屬高溫氧化的一個重要因素。在溫度恒定時,金屬的氧化服從一定的動力學公式,從中反映出氧化過程的機構和控制因素。除直線規律外,氧化速度隨試驗時間延長而下降,表明氧化膜形成后對金屬起到了保護作用。根據這一定理,北京志盛威華化工有限公司,在水性防腐涂料研究開發上,公司歷經十幾年的研究開發的高溫陶瓷防腐技術已走在世界的前列,在國內有標準化的高溫防腐實驗室,其公司研發生產的ZS-811耐高溫防腐涂料,耐溫高達2300攝氏度,短時可以受熱到2500攝氏度以上,ZS-811耐高溫防腐涂料可以耐火耐高溫長時間氧化腐蝕,耐酸堿高溫侵蝕,耐熱震防磨。ZS-811耐高溫防腐涂料其物理性能、化學性能和使用性能均達到國際先進水平。ZS-811耐高溫防腐涂料可以使用在高溫下鋼鐵、稀土、火電、煤炭、化工、建材、造紙、釀造、發酵、制藥、紡織、航天、冶煉、核電等領域長久防腐,高溫下防止合金鋼等金屬的防腐防氧化,保持好金屬各項指標參數,給生產帶來連續性。

另外在志盛耐高溫防腐涂料作為耐熱鋼防腐涂層,不僅要耐高溫還要致密的防腐涂層,抗熱震,811耐高溫防腐涂料有效防護合金鋼的防腐,因為耐熱鋼氧化腐蝕會生成FeO、Cr2O3(FeCr2O4)的反應。破壞金屬的原有結構,打破了金屬的各項性能指標,給生產帶來很大的影響,所以耐高溫防腐涂料是合金鋼的有效防腐防氧化的涂層。

3、結論

(1)ZS-1021高溫防氧化涂料在1100℃及以下各個溫度點對鎂碳磚中的樹脂和石墨都起到的良好的防氧化作用,使其松散層和脫碳層幾乎為零。

(2)現場使用,可以非常有效地防止鎂碳磚在鋼包烘烤過程中的氧化,提高了鎂碳磚的有效消耗厚度從而可以顯著提高其使用壽命。

(3)能有效降低鋼包耐火材料的噸鋼消耗,對節約資源有顯著意義。

(4)ZS-1021高溫防氧化涂料和ZS-811耐高溫防腐涂料可以應用于鋼包、金屬、鑄件、耐火材料其他含碳工作襯在烘烤過程中的防氧化。

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