[发明专利]一种用于高温钢坯上的抗氧化赤泥掺杂涂料

说明书

本发明涉及一种用于高温钢坯上的抗氧化赤泥掺杂涂料，该涂料是由赤泥、二氧化硅、羧甲基纤维素、氧化铝、氧化镁、石墨粉、硅酸钠和水组成。该混合粉料主要组分质量百分比为：赤泥粉体15～50％，二氧化硅粉体20～60％，氧化铝粉体15～75％，石墨粉1～20％，氧化镁粉体1～20％，高温粘结剂5～15％，分散剂0.4～1％。该抗氧化涂料的发明，提升了赤泥的利用价值，增加了赤泥废料的处理量，减少了赤泥对环境的压力；该抗氧化涂料制备成本低、环境污染小，刷涂、喷涂或者浸涂在钢坯上后，在高温环境下不粉化、不开裂，在钢坯表面形成一层致密性保护膜，钢坯的加热和保温过程中有良好的抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及钢坯高温抗氧化保护技术领域，也涉及到冶金固体废物回收再利用技术领域。

背景技术

金属和合金材料在完成模锻、轧制、退火、淬火和正火等工序之前都要在各类工业炉窑中将其加热到一定温度。在高温加热过程中，钢铁的氧化烧损不可避免，加热时间越长，加热温度越高，钢件的氧化烧损越严重。另外，钢中的合金元素高温加热过程中容易被氧化，生成难以剥落的氧化层，在金属轧制或锻压过程中压入钢中形成表面缺陷现象，严重时可导致轧件报废。据统计，全世界钢铁产品加热过程中造成的氧化、烧损超过10％，导致资源巨大浪费。降低钢铁材料加热与保温过程中的氧化、烧损已成为世界各工业国家研究的热点。美国NALCO公司研制NALCO84MB264涂料可使钢铁等金属材料加热过程中氧化烧损平均可以减少70％，将其涂敷在工具钢和高碳钢表面时，加热过程中除了减少金属氧化外，还可以大幅降低金属表面的脱碳(脱碳层控制在0.25mm以内)。日本新日铁公司针对特种钢开发了系列铝系高温抗氧化涂料，在加热之前将其涂覆于金属表面，加热过程中可将金属氧化烧损降低98％；针对普碳钢开发的锰系列耐高温涂料，在加热过程中，防氧化效果也很好。前苏联科学家针对X15H5钢所研制的高温涂料，可以降低钢在加热过程中氧化烧损25～30％，同时金属表面质量也有一定程度的改善。日本、美国等发达国家采用真空加热法或保护气氛加热法，也可大幅度减少钢铁材料的氧化、烧损，但这些方法投资大、成本高、生产效率低，不能应用于钢铁企业这种大规模的连铸坯加热和均热工艺。从本世纪开始我国普通金属件高温防氧化涂料研究开发方面也取得了一定的成绩，但国内相关专利大部分是以SiO₂或Al₂O₃为骨料加入高温粘结剂、增稠剂和耐高温氧化物等各种添加物制成的混合材料。如CN2019106740036公开了一种镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层及其制备方法，该发明中制得的高温抗氧化涂料，能够有效阻隔轧件表面和环境气氛的反应，显著延缓了金属表面氧化和脱碳，并且在热处理后涂层自行脱落，不影响后续热轧镍基合金质量，但因制备过程过于繁琐，因此大大限制了该涂料的实用性；CN2011100605424公开了一种具有高吸收率的钢坯抗氧化及防脱碳涂料，该案中的钢坯防氧化涂料，可以使钢坯在较高温度下具有较好的抗氧化能力，但该涂料中含有铬元素，冷却剥落后的涂层会产生严重污染环境的Cr⁶⁺，另外成本高昂，影响推广应用。

赤泥又称红泥，是铝土矿经强碱浸出氧化铝后剩余的固体废弃物，平均每生产l吨氧化铝会附带产生1.5～2.5吨赤泥，每年全球赤泥的产量约为1.2亿吨；据国家统计局数据显示，我国的氧化铝产量逐年增加，赤泥排放量也随之快速增长，目前已积累数亿吨；赤泥大量堆存，造成了土地资源浪费和环境污染。我国对赤泥的综合利用十分重视，工信部印发的《工业绿色发展规划(2016～2020年)》中明确指出：大力推进工业固体废物综合利用，持续推动循环发展。目前，赤泥的综合利用率主要停留在试验阶段，规模应用不到10％，主要集中在筑坝、混凝土、水泥、道路铺设等建筑领域，大规模工业化处理仍然是世界性难题。