高温防氧化涂层对钢坯烧损的研究和实践

 通过防氧化涂层的使用，分别进行实验室和工业化对比试验，结果表明，采用在钢坯表面涂刷防氧化层的方式，使得钢坯氧化烧损得到有效控制，效果明显，推广意义大。
    钢坯在加热过程中，表面层金属与炉气中的氧化性气体（O2 ,CO2 ,H2O及SO2）进行化学反应使钢坯表面氧化生成氧化皮，导致不同程度的氧化烧损，造成一定量的金属损失，发生氧化反应的现象是必然的。因而，对于热轧厂而言,加热炉过程中的氧化烧损是一定存在的，说明，加热过程中的氧化烧损客观存在，不能完全消除，只能通过一定的方法和手段控制和降低不仅因表面生成氧化铁皮造成金属损失，还会造成某些钢种表面脱碳，表面合金元素贫化、机械性能降低以及表面氧化铁皮富集、粘附，轧制后形成表面缺陷。钢坯氧化后产生的氧化铁皮堆积在加热炉炉底，不仅侵蚀耐火材料，严重时将迫使停炉扒渣，影响加热炉作业率同时会恶化传热，使炉子产量降低，煤气消耗增加。因而，如何最大限度的降低氧化烧损，成为所有热轧厂矿永远追求的目标。为此，本钢特钢厂于2012年分别进行实验室和工业化对比试验，试验表明，采用在钢坯表面涂刷防氧化层的方式来减少氧化烧损，效果明显。
    实验室试验过程
    分析钢坯表面氧化铁皮生成机理，可得出这样的结论：若想降低钢坯在加热过程中的金属损失，第一方案靠改造加热炉的工艺、设备来改善加热炉内气氛，第二方案在钢坯表面建立一个涂层，使其钢坯表面与炉内气体充分隔绝，最大限度地减少氧原子与钢坯表面铁离子结合，借以减少氧化铁皮生成量。若想实现第一方案难度相当大，而第二方案实现起来相对简单一些。实践表明，这一方案最简捷、最经济、最有效。
为了实现这一方案，特钢厂加热车间与本钢第三轧钢厂技术人员组建攻关小组，经过在电阻炉多次用小样试验，最后筛选出优质、价廉的高温防氧化烧损耐火涂料，并具备了如下功能：
    1.1.涂层和钢坯表面以及涂层层与层之间物理粘结性合理，热膨胀系数匹配。
    1.2.涂层体系中的耐火材料具备足够的耐火度。
    1.3.整个涂层体系致密，预热段（低温区）涂层具有足够的粘结力，高温区烧结、涂层不开裂。
    1.4.涂料采用水性体系，可直接喷涂钢坯表面，适用温度范围为室温至750℃。
    1.5.物美价廉，制备工艺简单，适用于各个钢种。
    涂料筛选出后，经800生产线加热炉多次小样试验最终定型，并进行了多次工业化生产实验，实践证明，该涂料防氧化烧损效果显著，在加热过程中，不会对钢坯表面造成不良影响。是一种理想的钢坯高温防氧化烧损涂料。
    加热炉试验及数据分析
    加热炉对小试样反复多次实验，解决了涂料粒度梯度、原材料耐火度、粘结剂的种类及用量等试验中出现的各种问题，成功研制出了高温防氧化烧损涂料,选用于各种钢种钢坯表面涂覆用的钢坯高温防氧化烧损涂料。
    加热炉燃料为高焦混合煤气，空燃比为7:3
 
 

    表1 钢坯尺寸规格及涂层厚度