一種高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝的制作方法
【專利摘要】一種高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，屬于耐高溫節能涂層施工技術領域。施工步驟如下：1)高溫罩式爐纖維爐襯表面清潔、灑水潤濕；2)配制高溫紅外輻射涂料并將其噴注于高溫罩式爐纖維爐襯表面；3)涂料干燥并隨爐燒結。本發明所述施工工藝簡單易操作，噴涂一次即可，施工后節能涂層與基體粘接牢固，熱導率低，保溫效果好，高溫下長期使用不開裂、不脫落，有效減輕了爐體的燒損，延長了爐體使用壽命。
【專利說明】
一種高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝
技術領域
[0001]本發明屬于耐高溫涂層施工技術領域，具體涉及一種大型高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝。
【背景技術】
[0002]紅外輻射節能技術的應用是提高工業窯爐的能源利用效率的一種有效途徑。將紅外輻射涂料應用在工業窯爐耐火材料爐襯表面，可以有效提高爐內參與輻射傳熱物體表面的紅外輻射能力及其光譜特性，增強爐內的輻射傳熱效率，改善窯爐內部溫度均勻性，加快工件加熱速度，縮短生產周期，提高工業窯爐的能源使用率，并具有降低煙氣排放溫度、延長工業窯爐使用壽命等良好的綜合效益。
[0003]專利號為:ZL201010103489.7的中國專利公開了一種耐高溫反輻射無機涂料及其制備方法，該專利文獻中涉及一種涂覆于窯爐內襯的耐高溫反輻射無機涂料，其目的在于通過該涂料的涂覆，有效提高窯爐內襯表面的黑度，改善爐襯對爐膛的輻射傳熱，充分利用能源，以達到節能目的。實際上，高效長壽涂層的形成不僅取決于涂料的設計配方，而且還取決于涂料的施工工藝。涂料施工工藝的優良直接影響了涂層與基材界面結合的強弱和涂層壽命的長短。目前，窯爐內襯表面涂層的一般施工工藝為:內襯表面清灰處理，然后多次刷噴完成施工。
[0004]大型高溫罩式爐間隙式作業，常年在還原氣氛下的工作溫度為1200°C，而且外罩起吊頻繁，具有震動大、溫度周期變化大、氣體侵蝕強等特點。因此，采用一般的施工工藝不僅工作量大，也無法滿足相關特制涂料的工藝要求。如果施工工藝選擇不當，輕則可能導致涂層結合不牢，出現開裂、脫落現象，重則影響生產，發生質量安全事故。故需進一步對高溫罩式爐相應特制涂料選擇特定的施工工藝，以保證形成的涂層滿足生產工藝要求，具有重要的實際應用意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，涉及的施工工藝簡單方便易操作，一次噴涂施工即可，極大減小了施工強度，而且采用配套研制的涂料施工后涂層與纖維爐襯基體牢固結合，可保證涂層長時間運行。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007]—種高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，包括如下步驟:I)高溫罩式爐纖維爐襯表面清潔、灑水潤濕;2)配制高溫紅外輻射涂料并將其噴注于高溫罩式爐纖維爐襯表面;3)涂料干燥并隨爐燒結。
[0008]上述方案中，在步驟I)中所述清潔步驟為清除纖維爐襯表面的灰砂、污垢和臟物，便于涂料的附著，提高界面結合強度;爐襯表面灑水潤濕是為了避免涂料中的粘結劑組分被大量吸入耐火纖維內部而降低涂層強度。
[0009]上述方案中，所述步驟2)中所述噴注過程采用大孔徑噴槍噴注涂料方式，以壓縮空氣為動力，具體步驟如下:噴注前采用壓縮空氣進行去油預處理，以防止噴注引入雜質；噴注時槍口與纖維爐襯表面距離為15?25cm，氣壓維持在0.1-0.8MPa，噴注厚度多1mm，單位面積噴注量為2?7kg/m2。
[0010]上述方案中，所述步驟3)中所述干燥步驟采用自然通風干燥，干燥時間為18?36h，至高溫紅外福射涂料中水分低于Iwt %。
[0011 ] 上述方案中，步驟3)中所述隨爐燒結工藝為:以I?5°C/min的速率升至500?6000C，保溫0.5?2h(低溫慢升)；然后以8?12°C/min速率繼續升至950?1200°C，保溫2?4h ；本步驟采用分步加熱保溫方式，其中第一步低溫慢升步驟可防止涂料燒成收縮過大而形成裂紋。
[0012]上述方案中，所述高溫紅外福射涂料由紅外福射料和有機-無機粘結劑按100:(150?250)的重量比配制并采用高能球磨超細化處理至粒度<1μπι，其中，紅外輻射料由以下重量百分比的成分組成:粉煤灰10?50%、莫來石15?40%、氧化鋁5?15%、氧化鎂5?15%、尖晶石結構紅外輻射粉料5?20%。
[0013]上述方案中，所述尖晶石結構紅外輻射粉料的制備方法包括如下步驟:I)按重量百分比稱取鈦鐵礦粉末20?50%、Fe203粉末5?30%、Ti02粉末3?15%、Cr203粉末3?20%、Co2O3粉末3?20%、Ce02粉末0.5?10%，均勻混合;2)將混合后的粉料裝入石墨反應器中，然后置于大電流脈沖反應合成裝置中，保持真空條件，對石墨反應器直接施加脈沖電流，以200?400 °C/min的升溫速率加熱至950?1250 °C保溫5?30min，然后隨爐冷卻，得尖晶石結構紅外輻射粉料。
[0014]上述方案中，所述有機-無機粘結劑由以下質量百分比的成分混合而成:硅溶膠65-85%、鉻酐1-5%、鋁溶膠6-10%、硅酸酯1-15%、硝酸鉀1-15%。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0016]I)本發明采用大電流脈沖場致快速合成方法制備紅外輻射粉料，反應溫度較傳統方法低100°C以上，而且反應時間極大縮短，具有升溫快、反應快、保溫時間短、生產效率高和能耗低等優勢;本發明采用的大電流脈沖場致合成技術除了具有熱效應，還具有強電磁場非熱效應，可影響磁性粉體的晶體結構，促進晶體缺陷結構的產生，加速元素間的擴散，形成強摻雜效應，從而獲得結構復雜、晶格畸變大的尖晶石型高紅外輻射率粉料。
[0017]2)本發明采用高能球磨超細化工藝處理高溫紅外輻射涂料，一方面可以細化粉體，使其微納米化，同時促進粉體表面缺陷化，進一步提高紅外輻射粉體的輻射率;另一方面可以使涂料混合均勻，形成懸浮流動性良好的漿料。
[0018]3)本發明所述有機-無機粘結劑固化燒結后可與纖維基體形成化學界面結合，結合力和抗熱震性好。
[0019]4)本發明在涂層噴涂之前清理灑水潤濕，以增強涂料與基體的界面結合強度;一次噴注，均勻成型，涂層厚度可控，可隨爐燒結，涉及的工藝簡單，工作量小。
[0020]將本發明所述施工工藝應用于武鋼30座大型罩式爐纖維爐襯，結果表明:表面涂層在還原氣氛、高溫及振動大等惡劣工況下運行6年后，涂層無脫落，表面狀態良好。
【附圖說明】
[0021]圖1為噴注成型后罩式爐纖維爐襯壁涂層砌體。
[0022]圖2為罩式爐纖維爐頂噴注成型后的涂層表觀圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0024]以下實施例中，如無具體說明采用的試劑均為市售化學試劑或工業產品。
[0025]以下實施例中，所述紅外輻射料的組成及重量百分比為:粉煤灰40%、莫來石30%、氧化鋁10%、氧化鎂10%、尖晶石型高輻射粉料10%。
[0026]其中，所述尖晶石結構紅外輻射粉料的制備包括如下步驟:1)混料:按配比稱取各原料后均勻混合，各原料及其所占質量百分比為:FeT13粉末30%、Fe203粉末25%、Ti02粉末8 %、Cr2O3粉末16%、Co2O3粉末16%、CeO2粉末5 % ; 2)將所得混合粉末裝入石墨反應器中，然后置入大電流脈沖反應合成裝置中，石墨反應器內保持真空;對石墨反應器直接施加脈沖電流，以350 °C/min的升溫速率加熱到1150°C的溫度，保溫15min，然后隨爐冷卻，得尖晶石型合成粉體。
[0027]以下實施例中，所述無機-有機粘結劑組成及所占質量百分比為:硅溶膠76%、鉻酐2%、鋁溶膠9%、硅酸酯8%、硝酸鉀5%。
[0028]實施例1
[0029]—種大型高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，具體包括如下步驟:
[0030]I)高溫罩式爐纖維爐襯表面清潔、灑水潤濕:采用鋼絲刷刷擦耐火纖維爐襯表面，然后用掃帚自上而下將表面浮灰、灰砂和疏松臟污清理下來，用壓縮空氣吹凈;爐襯表面清理干凈后，均勻噴灑水霧潤濕表面；
[0031]2)配制高溫紅外輻射涂料，將紅外輻射料和有機-無機粘結劑按重量比100:150配制后高能球磨至粒度<iym，形成懸浮流動性良好的涂料;然后采用噴涂工藝將配制的高溫紅外輻射涂料噴涂于高溫罩式爐纖維爐襯表面(見圖1)，以壓縮空氣為動力，噴注壓力(氣壓)為0.SMPa，噴涂距離為15cm(噴注時槍口與爐襯表面距離)，單位面積噴注量為5kg/m2，噴注厚度為2.5mm;
[0032]3)涂料干燥并隨爐燒結:噴注后的涂料在自然通風環境下陰干18?24h，然后隨爐燒結:首先以4°C/min的速率將爐溫升至550°C，保溫2h;然后以10°C/min的速率繼續升至1150°(:保溫211。
[0033]施工后，所得涂層表面平整、均勻，無漏涂、鼓包、流掛、脫落及開裂缺陷(見圖2)。
[0034]實施例2
[0035]—種大型高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，具體包括如下步驟:
[0036]I)高溫罩式爐纖維爐襯表面清潔、灑水潤濕:采用鋼絲刷刷擦耐火纖維爐襯表面，然后用掃帚自上而下將表面浮灰、灰砂和疏松臟污清理下來，用壓縮空氣吹凈;爐襯表面清理干凈后，均勻噴灑水霧潤濕表面；
[0037]2)配制高溫紅外輻射涂料，將紅外輻射料和有機-無機粘結劑按重量比100:180配制后高能球磨至粒度<iym，形成懸浮流動性良好的涂料;然后采用噴涂工藝將配制的高溫紅外輻射涂料噴涂于高溫罩式爐纖維爐襯表面，以壓縮空氣為動力，噴注壓力(氣壓)為
0.5MPa，噴涂距離為15cm(噴注時槍口與爐襯表面距離)，單位面積噴注量為4kg/m2，噴注厚度為1.8mm;
[0038]3)涂料干燥并隨爐燒結:噴注后的涂料在自然通風環境下陰干18?24h，然后隨爐燒結:首先以20C/min的速率將爐溫升至600 V，保溫Ih;然后以8°C/min的速率繼續升至950C保溫2h。
[0039]實施例3
[0040]一種大型高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，具體包括如下步驟:
[0041]I)高溫罩式爐纖維爐襯表面清潔、灑水潤濕:采用鋼絲刷刷擦耐火纖維爐襯表面，然后用掃帚自上而下將表面浮灰、灰砂和疏松臟污清理下來，用壓縮空氣吹凈;爐襯表面清理干凈后，均勻噴灑水霧潤濕表面；
[0042]2)配制高溫紅外輻射涂料，將紅外輻射料和有機-無機粘結劑按重量比100:200配制后高能球磨至粒度<iym，形成懸浮流動性良好的涂料;然后采用噴涂工藝將配制的高溫紅外輻射涂料噴涂于高溫罩式爐纖維爐襯表面，以壓縮空氣為動力，噴注壓力(氣壓)為
0.3MPa，噴涂距離為15cm(噴注時槍口與爐襯表面距離)，單位面積噴注量為5kg/m2，噴注厚度為1.8mm;
[0043]3)涂料干燥并隨爐燒結:噴注后的涂料在自然通風環境下陰干18?24h，然后隨爐燒結:首先以2°C/min的速率將爐溫升至600°C，保溫Ih;然后以12°C/min的速率繼續升至1200°(:保溫211。
[0044]施工后，所得涂層表面平整、均勻，無漏涂、鼓包、流掛、脫落及開裂缺陷。
[0045]上述三個實施例獲得的涂層性能如下:
[0046]抗熱震性:依HB5341-86標準，在1200°C保溫15min后空冷循環10次，涂層完好無脫落；
[0047]耐火度:按GB/T7322-2007標準，不低于 1850°C;
[0048]輻射率:依GB7287-87標準，2.5?20μπι波段范圍內涂層的法向全發射率大于0.9。
[0049]將上述施工工藝應用于武鋼30座大型罩式爐纖維爐襯，在高溫罩式爐里還原氣氛高溫及振動大等惡劣工況下使用6年后涂層無裂紋和脫落，表面狀態良好，對纖維爐襯起到了良好的保護作用，延長其使用壽命。
[0050]以上實施例僅為本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域技術人員來說，在不脫離本發明原料前提下，所作出的若干改進，也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種高溫罩式爐纖維爐襯表面涂層的施工工藝，特征在于，包括如下步驟:1)高溫罩式爐纖維爐襯表面清潔、灑水潤濕;2)配制高溫紅外輻射涂料并將其噴注于高溫罩式爐纖維爐襯表面;3)涂料干燥并隨爐燒結。2.根據權利要求1所述的施工工藝，其特征在于，所述步驟2)中所述噴注過程采用大孔徑噴槍噴注涂料方式，具體步驟如下:噴注前采用壓縮空氣進行去油預處理;噴注時槍口與纖維爐襯表面距離為15?25cm，氣壓維持在0.1-0.8MPa，噴注厚度多1mm，單位面積噴注料量為2?7kg/m2。3.根據權利要求1所述的施工工藝，其特征在于，步驟3)中所述干燥步驟采用自然通風干燥方法，干燥時間為18?36h，至高溫紅外福射涂料中水分低于Iwt %。4.根據權利要求1所述的施工工藝，其特征在于，所述步驟3)中所述隨爐燒結工藝為:以I?5°C/min的速率升至500?600°C，保溫0.5?2h;然后以8?12°C/min速率繼續升至950?1200°C，保溫2?4h。5.根據權利要求1所述的施工工藝，其特征在于，所述高溫紅外輻射涂料由紅外輻射料和有機-無機粘結劑按100:(150?250)的重量比配制并采用高能球磨超細化處理至粒度<Ium06.根據權利要求5所述的施工工藝，其特征在于，所述紅外輻射料由以下質量百分比的成分組成:粉煤灰10?50%、莫來石15?40%、氧化鋁5?15%、氧化鎂5?15%、尖晶石結構紅外輻射粉料5?20 %。7.根據權利要求6所述的施工工藝，其特征在于，所述尖晶石結構紅外輻射粉料的制備方法包括如下步驟:I)按配比稱取各組分，各組分所占質量百分比為:FeTi03粉末20?50%、Fe203粉末5?30%、Ti02粉末3?15%、Cr203粉末3?20%、Co203粉末3?20%、Ce02粉末0.5?10%，將稱取的各組分均勻混合;2)將混合后的粉料裝入石墨反應器中，石墨反應器中保持真空條件，對石墨反應器直接施加脈沖電流，以200?400 °C/min的升溫速率加熱至950?1250°C保溫5?30min，然后隨爐冷卻，得尖晶石結構紅外輻射粉料。8.根據權利要求5所述的施工工藝，其特征在于，所述有機-無機粘結劑由以下質量百分比的成分混合而成:硅溶膠65-85%、鉻酐1-5%、鋁溶膠6-10%、硅酸酯1-15%、硝酸鉀1-15%。
【文檔編號】B05D3/04GK106065203SQ201610378224
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月31日 公開號201610378224.5, CN 106065203 A, CN 106065203A, CN 201610378224, CN-A-106065203, CN106065203 A, CN106065203A, CN201610378224, CN201610378224.5
【發明人】杜賢武, 朱小平, 丁翠嬌, 韓斌
【申請人】武漢鋼鐵股份有限公司