[发明专利]一种不锈钢高温抗氧化涂料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及抗氧化涂料技术领域，具体为一种不锈钢高温抗氧化涂料及其应用。

背景技术

公知，钢材在热轧之前一般需要经过在1250℃左右的加热炉内较长时间的加热过程，在加热炉内强氧化腐蚀气体的作用下，会使钢材表面的氧化烧损非常严重，烧损率高达0.5％～2.5％，表现为：从加热炉出来的钢材表面会形成一层氧化铁皮，必须将这层氧化铁皮从钢材表面剥离，如果不采取任何防护措施，氧化铁皮会比较厚，且剥离时基材表面容易有残留。通常普钢坯系列、不锈钢坯系列、优质钢坯系列，热处理过程不经保护至成品总氧化烧损量为2％～5％，特钢坯系列不经保护烧损量为1％～2％。各种钢种系列坯经热轧后，约20％～50％基体产生不同程度的表面裂痕、花纹等表面质量问题，使成材的表面质量受到制约。

目前解决不锈钢各系列钢坯在热轧退火中降低氧化皮的形成量和控制表面裂痕的技术有优化加热炉内气氛及涂料保护技术，控制加热炉内气氛在大规模工业生产中难以实现；而目前的涂料保护技术则存在以下不足：一是往往需要对钢材进行表面除锈处理，会增加设备及人力投资，效率低而成本高；二是难以适应大规模的生产需要；三是用于氧化保护的涂料很少能适应1250℃以上的高温的长时间使用，并承受1500℃左右的高温火焰冲击。

随着本领域技术的不断发展，进一步减少钢材的氧化烧损，抗氧化涂料性能不断提升，通过在热处理前钢材表面刷涂防氧化涂料形成保护层来减少钢材表面在热处理过程中的氧化/脱碳，在随后的冷却过程中使保护层剥落，从而降低氧化铁皮的厚度，达到提高成材率，改善钢材表面质量的目的。有关上述抗氧化涂料的研究也出现了一些相关公开，具体如下：

中国专利CN1632137A公开了一种防止钢制工件在热处理加热时氧化/脱碳的防护涂层材料，其由10～20％玻璃粉，33～30％石英砂，23～20％硅砂，24～20％Al₂O₃，2-10％C组成，该涂层材料适用于各种钢在800～1200℃/4～10小时加热时防氧化/脱碳，在随后冷却过程中能够自然剥落；中国专利CN1300805A公开了一种高温防氧化涂料，其为将SiO₂：50～62份；Al₂O₃：12～20份；Fe₂O₃：2～8份；MgO：1～5份；CaO：2～7份；Na₂O：2～6份；K₂O：2～6份；FeO：1～5份混和后入窑炉在800～1300℃下熔制3小时呈珐琅，冷却后粉碎，加入少量尖晶石、粘土和水即得。然而上述两种涂料存在的共同缺陷是防护温度都在1300℃以下，限制了涂料的应用范围，而且不能适用于直接在不锈钢热轧前的加热处理温度下刷涂，而且后者制备工艺比较复杂，必须提前将涂料组分熔制成珐琅然后冷却粉碎，耗时耗能。

同时，中国专利CN101003848A公开了一种用于系列钢坯退火的纳米硅酸盐抗氧化涂料，该涂料由重量百分比为20％～30％复合粘合剂、8％～12％复合磷酸盐固化剂、58％～72％复合硅铝酸盐填料组成。其特点是：耐1500℃高温热冲击；且不需要在钢坯表面进行任何处理，常温下直接喷涂。然而这种钢坯抗氧化涂料采用的纳米原料造成了涂料成本高昂，虽然在不锈钢等特种钢材的处理仍然很有市场，但成本消耗过大，同时该涂料的前期制备工艺也比较复杂，而且只适合常温钢坯喷涂，还要固化十分钟，稍高温度的热坯则需要降到常温方能使用该涂料，不符合部分应用现场的热送热轧工艺，不利于该涂料的推广应用。而中国专利CN101058684A公开了一种高温普通低碳钢防氧化涂料，其中记载该涂料可被直接涂刷在1000℃以下的低碳钢表面，但是其仅适用于普通低碳钢，应用范围较窄，而且防护温度也只有1300℃，防护时间也较短。

目前，中国不锈钢生产热处理过程中的钢材工件表面氧化和元素贫化问题非常突出，严重影响了轧钢产品的质量、效应和竞争力。中国的高温抗氧化涂料性能明显落后于一些发达国家，由于发达国家的产品配方严格保密，涂料价格昂贵，且在国内市场上很难买到。因此研发出能耐高温、价格低廉、对各种不锈钢普适性的抗氧化涂料具有十分现实的意义。

发明内容

本发明为了解决现有应用于不锈钢坯系列热处理过程中的高温防氧化涂料存在生产工艺复杂、成本消耗高、防护温度低，尤其是应用过程中无法高温涂装、不符合应用现场热送工艺要求等问题，提供一种不锈钢高温抗氧化涂料及其应用。