[發明專利]碳素制品抗氧化防護涂料

無效

• 申請號: 88101024.3
• 申請日: 1988-03-16
• 公開（公告）號: CN1035835A
• 公開（公告）日: 1989-09-27
• 發明（設計）人: 孔繁芬
• 申請（專利權）人: 中國科學院化工冶金研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/18
• 代理公司: 中國科學院專利事務所
• 代理人: 李世諒

本發明屬于碳素制品抗氧化的涂料領域，適用于涂覆在高溫條件下使用的碳素和石墨制品上，起抗氧化防護作用，特別適用于電弧爐煉鋼用的石墨電極。

石墨由于具有導電性好，耐高溫和高溫強度大等特性，在冶金、化工等領域得到廣泛的應用。但石墨最大的弱點是耐氧化性差。在450℃的熱空氣中即氧化，隨著溫度的提高，氧化速度逐漸加劇。故在溫度高達1600℃以上的煉鋼電弧爐中，石墨電極的表面氧化損失十分嚴重。此外，由于表面氧化電極強度降低，導致電極斷裂也增加了電極的消耗。電極消耗是煉鋼成本一項極為重要的生產指標。

石墨電極是高能耗產品，生產石墨電極除需在1000～1250℃焙燒12～23天以外，尚需通電加熱到2300℃進行石墨化處理，半成品在石墨化時需耗電5000～10000度/噸。由此可見，減少電極消耗無論從降低煉鋼成本，還是從節能方面都具有十分重要的意義。

多年來國內外一直在研究如何防止石墨電極在高溫下表面氧化。六十年代開始發展起來的用含有金屬鋁等原料制成的導電涂料，涂覆在石墨電極上，由于涂層導電性能差，致使石墨電極與金屬電極卡頭（起固定電極和將三相電源輸導入電極的作用）接觸不良，造成打弧而嚴重燒壞電極卡頭，影響了正常煉鋼生產;且含金屬鋁等導電材料，涂料的生產成本較高。近年來國外研究用不導電抗氧化涂料，涂覆在電極卡頭以下的石墨電極表面，避免了電極卡頭部位打弧。但目前這類涂層最大的不足是粘附在石墨基底上不牢固，在熱振動等情況下易產生裂縫，涂層從電極表面脫落。

石墨電極在電弧爐內的工作條件是很惡劣的，爐內高溫、富氧（金屬熔化期吹氧氣助熔）;電極不停地上下運動以調節最佳供電位置;在加金屬料（如廢鋼等）和出鋼時，熱電極需升起暴露在室溫的空氣之中。從而要求電極涂層不僅具有良好的抗高溫、耐劇冷劇熱性和一定的機械強度外，還需與電極有著良好的粘附力。

歐洲專利EPO134769提出了使用莫來石、SiC和SiO₂制成的碳素涂料，雖然可以在碳素制品上形成良好的耐高溫抗氧化涂層，但僅依靠涂料的熱膨脹系數與碳素制品的熱膨脹系數相近似的性能，難以保證涂層防護膜在煉鋼苛刻條件下不從石墨電極表面脫落，故該涂料未獲得在工業上的應用。

本發明旨在克服上述不足，尋求一種更為經濟、有效和使用方便的碳素制品抗氧化涂料。本發明為不導電耐火陶瓷涂料，涂覆在電極卡頭以下的石墨電極表面。

本發明的涂料由底料及表面涂料兩部分組成。底料主要成分為硼化物，調水制成漿料，其中硼化物含量為2～60%（以底料為100%計）;表面涂料主要成分為高溫耐火氧化物，碳化物或氮化物以及粘結劑，其中耐火氧化物含量為40～95%，碳化物或氮化物或氮化物為1～50%，粘結劑為0.2～30%（均以表面涂料100%干基計）。

硼化物可以是氧化硼、硼酸、硼酸鹽（如硼砂、硼鎂礦等）以及含硼玻璃等中的一種或一種以上混合物。耐火氧化物可以是三氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂以及相應巖礦（如高鋁土，高嶺土，石英，硅石，鎂砂等），其中一種或一種以上混合物。碳化物可為碳化硅、碳化鈦、碳化硼等，氮化物可為氮化硼、氮化鈦等，其中任意一種或一種以上混合物。粘結劑可用亞硫酸鹽、磷酸、硼砂、含SiO₂粘結劑（如硅溶膠、水玻璃、硅酸鉀等）以及有機粘結劑（如甲基纖維素、聚乙烯醇、糊精等），其中任意一種含無害成分且價格低廉的粘結劑。底料中硼化物的最佳含量為3～35%;表面涂料中耐火氧化物的最佳含量為45～80%，碳化物或氮化物含量為4～35%。

底料中也可加入適量耐火填充物如三氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂以及相應的巖礦，加入量為0～40%（以底料為100%計）。

為改善表面涂料漿料的物理化學性能，加入少量添加劑是十分有利的。如為提高涂層的燒結性能應適量加入氧化鈣、氧化鐵等;為改善涂料的懸浮性，可加入粘土、海泡石等;為改善涂料的高溫鋪展性，可加入氧化鉻、氧化鈦、氧化釩等表面活性物質;為提高涂料的抗渣能力，可加入鋇化物（如氫氧化鋇、碳酸鋇等）和硅鐵。添加劑的加入量在0～20范圍。

耐火氧化物、碳化物、氮化物和添加劑的粒度為200目-320目。