[发明专利]一种抗高温CaF2

说明书

本发明提供了一种抗高温CaF₂+H₂SO₄(浓)混合介质侵蚀用防护涂层及其制备方法和应用，该抗高温CaF₂+H₂SO₄(浓)混合介质侵蚀用防护涂层各组分按质量百分比为：Si：8～25wt％，B：0～5.0wt％，C：0～0.25wt％，Re₂O₃：0～1.0wt％，余量为Fe；其中Re₂O₃为含有钇的混合稀土氧化物。本发明通过对20G钢表面制备含有较高Si含量的高Si涂层显著地提高20G钢抗高温CaF₂+H₂SO₄(浓)混合介质侵蚀能力，替代Ni/CO基等抗蚀合金，经济效果显著，易于在炉管制造与维修上广泛应用。本发明采用高功率全固态激光宽带矩形光束搭接扫描辐照技术，制备的防护涂层均匀、平整、光亮，制备深层速度快，效率高，涂层冶金结合、钢板变形小，可现场加工。

技术领域

本发明属于氟化氢(HF)与氟气(F2)生产用反应炉管的制造与维修领域，具体涉及一种抗高温CaF₂+H₂SO₄(浓)混合介质侵蚀用防护涂层及其制备方法与应用。

背景技术

氟化氢(HF)与氟气(F₂)的工业化生产工艺目前是采用萤石矿(CaF₂) 和浓硫酸(H₂SO₄)作为原料，并将这两种原料按一定重量比例通过机械方式送入到一个大型的反应炉管装置中(注：该装置炉管长35m～50m，炉管内径左右，管壁厚60mm；炉管的两端头采用滚动轴承固定，炉管进料端外侧镶装的齿轮圈是由电机驱动使炉管以一定速度转动，炉管内还还装有一个与炉管同轴的螺旋式搅拌器，是用来输送并混合CaF₂与H₂SO₄物料以及物料间的反应生成物CaSO₄的；炉管的中间段长约12m，外侧安装有加热装置，为炉管的反应段，温度为400℃～700℃。随着炉管的转动和炉管内的搅拌器作用下，CaF₂与H₂SO₄ (浓)这二种物料边混合边由进料端逐渐进入到炉管的高温发应带。对于20G 锅炉钢，应有如下化学反应发生：

CaF₂+H₂SO₄(高温)→CaSO₄+HF (1)

同时还可发生反应：

Fe+H₂SO₄(高温)→Fe₂O₃(FeO)+FeS+H₂O (2)

Fe₂O₃(FeO)+H₂SO₄→FeSO₄+H₂O (3)

HF(气态)+H₂O→HF(液态) (4)

Fe+HF(液)→FeF₂+H₂ (5)

由于上述反应的发生，使炉管的反应段遭受到强烈的高温浓H₂SO₄与液态 HF的化学侵蚀，同时还受到反应生成物CaSO₄与FeSO₄固体渣被摩擦搅动，这种反应物渣的摩擦会进一步加速炉管表面化学侵蚀。据国内梅兰集团公司等单位的调研，20G钢炉管反应段的年腐蚀率高达30mm/年以上。显然，如此严重腐蚀不仅对生产产量有重大影响，而且对生产安全产生严重威胁。