專利名稱：一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料的制作方法
技術領域：
本發明屬于涂料領域，特別涉及一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料。
背景技術：
在冶金企業中，鋼坯的加熱是軋制成品鋼材過程中必不可少的一道工序，而裸露鋼坯在加熱時不可避免地發生氧化和脫碳。一般鋼坯在加熱軋制過程中，發生表面氧化，生成大量的氧化鐵皮，并且在鋼坯表面形成脫碳層，使得成品材的表面脫碳層較厚(約0.6～1.0mm左右)，從而導致成品鋼材表面硬度低，耐磨性較差。對于高碳鋼而言，鋼坯在加熱時的氧化和脫碳行為不盡相同，大致分為兩種類型。
一種是無脫碳層的高碳鋼坯在加熱時，隨著加熱時間的延長，氧化層的厚度不斷增加，由于氧化鐵皮疏松多孔，加熱爐中的氧仍然可以到達鋼基表面，使氧化過程繼續進行，如果加熱時間足夠長，鋼基會全部被氧化；而脫碳行為則不同，在加熱初期，鋼坯表面的碳與爐氣中的O2、H2O及表面的氧化鐵皮作用而被消耗，從而形成脫碳層，進一步加熱時，鋼基中正常組織的碳通過脫碳層向外擴散，到達鋼基表面，這時鋼的脫碳速度由碳在鋼中的擴散速度決定。在大多數加熱爐內，在加熱初期，脫碳層的生成速度大于鋼基氧化的速度，然后隨著脫碳層厚度的不斷增加，碳的擴散路徑延長，碳到達鋼基表面時間增加，使脫碳速度下降，當脫碳速度降低至與氧化速度相同時，脫碳層厚度達到最大值。
另一種是有較厚脫碳層的高碳鋼坯在加熱時，如果不使用涂料保護，其脫碳行為與前述大致相同，鋼坯脫碳層會繼續增加，也就是說會發生再次脫碳；如果使用一般涂料保護，雖然涂料可以減少爐氣成份對鋼基的影響，但是氧化鐵皮中的游離氧(氧化鐵皮多孔，其中含有大量空氣)以及以化合態存在的氧均會與擴散到鋼基表面的碳作用，從而使脫碳層厚度繼續增加。因此，只靠隔絕爐氣并不能解決鋼坯再次脫碳的問題，必須在涂料中配入一定比例的還原性物質，盡量消耗氧化鐵皮中的氧，如果使用足夠的碳，碳除了與氧化鐵皮中的氧作用外，還會向鋼基中擴散，使鋼基表面的碳含量升高，抑制鋼基正常組織中的碳向外擴散，使脫碳層的厚度不再增加。
目前已開發的防高溫氧化涂料均屬于無碳或低碳含量的涂料，尚不能滿足防止高碳鋼坯再次脫碳的需要。例如，公開號為CN1071705A的涂料，其組成為粉劑SiO246.0％～51.0％、Al2O312.0％～15.0％、CaO9.0％～12.0％、FeO8.0％～11.0％、MgO5.0％～7.0％、Fe3O44.0％～7.0％、TiO22.0％～4.0％、Na2O1.8％～3.0％、K2O0.5％～1.2％、Cr2O30.3％～0.7％，粘合劑為含硅化物Na2SiO3的乳膠物。公開號為CN1300805A的涂料，其組成為SiO250～62份、Al2O312～20份、Fe2O32～8份、MgO1～5份、CaO2～7份、Na2O2～6份、K2O2～6份、FeO1～5份，按上述成份取原料，高溫熔制后再制成粉末，加入少量尖晶石、粘土和水。這兩種涂料配方中均不含有還原性成分，對防止鋼坯再次脫碳沒有效果。再如公開號為CN1127789A的涂料，按物料組成為中或低碳石墨礦40％～75％，硼鋁硅酸鹽玻璃0％～34％，鈉玻璃0％～34％，鈉鹽或鉀鹽0％～13％，粘土4％～10％，用水作調合劑，其化學組成為C3％～15％、SiO240％～53％、CaO10％～21％、Al2O37％～15％、R2O2.5％～6.5％、殘量1％～3％。在該配方中雖然使用了碳，但是使用的是中或低碳石墨礦，含碳量低，碳被硅酸鹽礦物包覆，碳的活性低，難以起到防止高碳鋼坯再次脫碳的作用。到目前為此，尚未發現用于防止高碳鋼坯再次脫碳的涂料。
發明內容
為了解決高碳鋼坯在加熱軋制過程中表面再次脫碳的問題，本發明提供了一種防脫碳涂料，特別適用于防止高碳鋼坯再次脫碳的涂料。涂料的化學組成按重量百分比為C15％～35％，SiO225％～45％，CaO0％～15％，MgO0％～10％，Al2O30％～15％，R2O5％～20％，其余為水。該涂料可以由鱗片石墨16％～37％、鈉玻璃粉0％～35％、硅酸(鈣、鎂、鋁)鹽0％～30％、氧化硅0％～15％組成，用鉀水玻璃10％～30％作粘合劑，用水作稀釋劑。
在本發明提供的涂料中，配入一定比例的還原性物質。選用磷片石墨，使涂料中的碳含量為15％～35％。由于使用了足夠的碳，因此在鋼坯加熱過程中，碳除了與氧化鐵皮中的氧作用外，還會向鋼基中擴散，使鋼基表面的碳含量升高，抑制鋼基正常組織中的碳向外擴散，使脫碳層的厚度不再增加。經大量的試驗證明，涂料中的碳含量達到15％時，可以防止高碳鋼坯再次脫碳；當碳含量超過35％時，鋼中易出現滲碳體等異常組織，使鋼的脆性增加。因此，涂料中的碳含量在15％～35％為最佳范圍。
本發明提供的涂料與現有技術相比，除了防止鋼坯再次脫碳效果明顯之外，還具有粘度適中、流平性好、固化時間短、涂層結合強度高等特點，使用安全，無污染，涂層在鋼坯軋后可自動剝離。
將本發明提供的保護涂料，采用刷涂、輥涂或噴涂工藝，涂覆于連軋鋼坯表面，涂層厚度為0.6～0.8mm，然后加熱軋制，可有效防止再次脫碳。本發明的效果見表1。
表1本發明的效果
具體實施方式
實施例1按照本發明提供的配方，用鱗片石墨、鈉玻璃粉、硅酸鈣鎂鋁鹽、氧化硅、鉀水玻璃和水按表2的化學成分配制成涂料。采用輥涂工藝，涂覆于U71Mn連軋鋼坯表面，涂層厚度為0.6～0.8mm，然后加熱軋制，加熱制度為總加熱時間為2～4h，最高加熱溫度為1250℃，高溫段停留時間30～60min。
表2涂料的化學組成，wt％
實施例2按照本發明提供的配方，用鱗片石墨、鈉玻璃粉、硅酸鈣鎂鋁鹽、氧化硅、鉀水玻璃和水按表3的化學成分配制成涂料。采用輥涂工藝，涂覆于PD3連軋鋼坯表面，涂層厚度為0.6～0.8mm，然后加熱軋制，加熱制度為總加熱時間為3～6h，最高加熱溫度為1300℃，高溫段停留時間30～60min。
表3涂料的化學組成，wt％
權利要求
1.一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C15％～35％，SiO225％～45％，CaO0％～15％，MgO0％～10％，Al2O30％～15％，R2O5％～20％，其余為水。
2.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于該涂料是由鱗片石墨16％～37％、鈉玻璃粉0％～35％、硅酸(鈣、鎂、鋁)鹽0％～30％、氧化硅0％～15％組成，用鉀水玻璃10％～30％作粘合劑，用水作稀釋劑。
3.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C15％，SiO230％，Al2O35％，R2O20％，其余為水。
4.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C20％，SiO225％，CaO15％，Al2O35％，R2O15％，其余為水。
5.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C25％，SiO225％，MgO5％，Al2O315％，R2O15％，其余為水。
6.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C25％，SiO245％，CaO5％，R2O5％，其余為水。
7.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C30％，SiO230％，CaO5％，Al2O35％，R2O10％，其余為水。
8.根據權利要求1所述的一種防止高碳鋼坯脫碳的涂料，其特征在于其化學組成按重量百分比為C35％，SiO225％，CaO2％，MgO10％，R2O10％，其余為水。
全文摘要
本發明提供了一種涂料，特別適用于防止高碳鋼坯加熱時脫碳的涂料，它主要由石墨、玻璃粉、硅酸鹽、氧化物組成，用水玻璃作粘合劑，用水作稀釋劑。其化學組成按重量百分比為Cl5％～35％，SiO
文檔編號C21D1/68GK1510089SQ0215690
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月20日 優先權日2002年12月20日
發明者李鋒, 李德剛, 姜成林, 徐承明, 劉 東, 王杰, 李 鋒 申請人:鞍山鋼鐵集團公司