[發(fā)明專利]一種抗高溫CaF2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110423598.5
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113308661A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王允生;王東生;王海越
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽金研激光再制造技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/129;C23C4/134;C23C4/18;C22C38/02;B22F9/04
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發(fā)明提供了一種抗高溫CaF₂+H₂SO₄(濃)混合介質(zhì)侵蝕用防護涂層及其制備方法和應(yīng)用，該抗高溫CaF₂+H₂SO₄(濃)混合介質(zhì)侵蝕用防護涂層各組分按質(zhì)量百分比為：Si：8～25wt％，B：0～5.0wt％，C：0～0.25wt％，Re₂O₃：0～1.0wt％，余量為Fe；其中Re₂O₃為含有釔的混合稀土氧化物。本發(fā)明通過對20G鋼表面制備含有較高Si含量的高Si涂層顯著地提高20G鋼抗高溫CaF₂+H₂SO₄(濃)混合介質(zhì)侵蝕能力，替代Ni/CO基等抗蝕合金，經(jīng)濟效果顯著，易于在爐管制造與維修上廣泛應(yīng)用。本發(fā)明采用高功率全固態(tài)激光寬帶矩形光束搭接掃描輻照技術(shù)，制備的防護涂層均勻、平整、光亮，制備深層速度快，效率高，涂層冶金結(jié)合、鋼板變形小，可現(xiàn)場加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氟化氫(HF)與氟氣(F2)生產(chǎn)用反應(yīng)爐管的制造與維修領(lǐng)域，具體涉及一種抗高溫CaF₂+H₂SO₄(濃)混合介質(zhì)侵蝕用防護涂層及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

氟化氫(HF)與氟氣(F₂)的工業(yè)化生產(chǎn)工藝目前是采用螢石礦(CaF₂) 和濃硫酸(H₂SO₄)作為原料，并將這兩種原料按一定重量比例通過機械方式送入到一個大型的反應(yīng)爐管裝置中(注：該裝置爐管長35m～50m，爐管內(nèi)徑左右，管壁厚60mm；爐管的兩端頭采用滾動軸承固定，爐管進料端外側(cè)鑲裝的齒輪圈是由電機驅(qū)動使爐管以一定速度轉(zhuǎn)動，爐管內(nèi)還還裝有一個與爐管同軸的螺旋式攪拌器，是用來輸送并混合CaF₂與H₂SO₄物料以及物料間的反應(yīng)生成物CaSO₄的；爐管的中間段長約12m，外側(cè)安裝有加熱裝置，為爐管的反應(yīng)段，溫度為400℃～700℃。隨著爐管的轉(zhuǎn)動和爐管內(nèi)的攪拌器作用下，CaF₂與H₂SO₄ (濃)這二種物料邊混合邊由進料端逐漸進入到爐管的高溫發(fā)應(yīng)帶。對于20G 鍋爐鋼，應(yīng)有如下化學(xué)反應(yīng)發(fā)生：

CaF₂+H₂SO₄(高溫)→CaSO₄+HF (1)

同時還可發(fā)生反應(yīng)：

Fe+H₂SO₄(高溫)→Fe₂O₃(FeO)+FeS+H₂O (2)

Fe₂O₃(FeO)+H₂SO₄→FeSO₄+H₂O (3)

HF(氣態(tài))+H₂O→HF(液態(tài)) (4)

Fe+HF(液)→FeF₂+H₂ (5)

由于上述反應(yīng)的發(fā)生，使爐管的反應(yīng)段遭受到強烈的高溫濃H₂SO₄與液態(tài) HF的化學(xué)侵蝕，同時還受到反應(yīng)生成物CaSO₄與FeSO₄固體渣被摩擦攪動，這種反應(yīng)物渣的摩擦?xí)M一步加速爐管表面化學(xué)侵蝕。據(jù)國內(nèi)梅蘭集團公司等單位的調(diào)研，20G鋼爐管反應(yīng)段的年腐蝕率高達30mm/年以上。顯然，如此嚴重腐蝕不僅對生產(chǎn)產(chǎn)量有重大影響，而且對生產(chǎn)安全產(chǎn)生嚴重威脅。