陶瓷釉料涂层材料的研究
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根据宝钢焦炉的作 业 条 件，结 合 陶 瓷 釉 料 的 材 料 特 点 ，综 合 相 关 方 面 因 素 ，我 们 初 步 确 定 陶 瓷 涂 层 材 料 的 大 致组 成：以 ＳｉＯ２ －ＺｒＯ２ － Ａｌ２Ｏ３ 三 元 体 系 为 主，ＬｉＯ２ （Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）－Ｂ２Ｏ３－ＢａＯ 等 为 辅 的 化 学 组 成，并 制 定 出了一系列实验方案，从 中 选 取 最 优 方 案 以 解 决 课 题 目 标问题。
出于坯釉适应性考 虑，由 于 硅 砖 的 热 膨 胀 系 数 较 陶 瓷类坯体小，要求陶瓷 涂 层 材 料 的 热 膨 胀 系 数 相 应 地 减 小 。 若 采 用 传 统 釉 料 （一 般 采 用 钾 、纳 化 合 物 作 助 熔 剂 ）， 势必使涂层材料的热 膨 胀 系 数 较 大，导 致 涂 层 材 料 与 硅 砖结合不牢固而开裂甚至脱落。故这里主选取热膨胀系 数影响较小的碱金属 锂 的 化 合 物 作 为 主 要 助 熔 剂，适 当 配合钾、钠的化合物 做 辅 助 熔 剂。 同 时 在 釉 料 中 加 入 一 定量的高温性能和热稳定性能优良的锆英粉来改善涂层 材料在高温环境下的热稳定性能。
４．０
０．１８
０．１５
１．７５
１．１４
１．３５
＊ 作者简介：韩强（１９６９－），大专，工程师；主要从事陶瓷色釉料工作。
·２６· 陶 瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ 科技篇（研究与开发）２０１３年１０月（上）
分别配制２＃ 和７＃ 涂料各２５ｋｇ，交由宝钢实验室进
摘 要 主要介绍了陶瓷涂层材料在钢铁炼焦炉碳化室内壁 上 的 应 用，详 细 地 叙 述 了 涂 层 材 料 的 组 成、制 备 工 艺、性 能 以 及 与 碳 化 室内壁结合的处理方法。 关键词 涂层材料 陶瓷釉料 焦炉碳化室 中 图 分 类 号 ：ＴＱ１７４．４＋５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００２－２８７２（２０１３）１０－００２５－０３
１）该 材 料 的 始 融 温 度 （始 融 点 ）必 须 远 远 高 于 炼 焦 作 业时的温度，确保炼焦 温 度 下 釉 料 涂 层 保 持 良 好 的 固 化 形态；
２）涂 层 材 料 形 成 后 表 面 必 须 光 滑 致 密 ； ３）涂 层 材 料 与 炼 焦 炉 内 室 硅 砖 的 热 膨 胀 性 能 有 良 好
科技篇（研究与开发）２０１３年１０月（上） 陶 瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ ·２５·
＊
陶瓷釉料涂层材料的研究
韩 强１ 许 行 强１ 陈 恒１ 任 超１ 崔 栋１ 甘 菲 芳２
（１ 江苏拜富科技有限公司 江苏 宜兴 ２１４２１１）（２ 上海宝钢耐火材料研究所 上海 ２０１９００）
Hale Waihona Puke Baidu
４）涂层材料与硅砖 结 合 后 的 热 稳 定 性 良 好，在 正 常
前言
炼焦作业中温度的急 剧 变 化 下 仍 能 保 持 固 有 状 态，不 会 开裂甚至脱落。
钢铁行业的炼焦炉内壁是由硅砖砌筑而成。在炼焦 过程 中，由 于 硅 砖 的 气 孔 率 较 高，而 且 砖 的 拼 接 处 有 缝 隙 ，在 气 孔 和 砖 缝 处 极 易 吸 附 石 墨 ，从 而 导 致 炼 焦 过 程 中 碳长期沉积在炼焦炉内壁上而形成坚固的粘附层。在气 孔 、缝 隙 及 硅 砖 破 损 处 石 墨 沉 积 层 的 生 长 速 度 会 加 快 ，形 成较大面积的结碳 层，导 致 推 焦 困 难。 在 外 力 作 用 下 强 行推焦，易使新的耐火 硅 砖 破 损，因 而 形 成 恶 性 循 环，最 终造成焦炉无法正常使用而停产。
滑、牢固的釉层，从而起 到 保 护 硅 砖，阻 止 石 墨 在 其 表 面 的粘附沉积。不仅解决 了 炼 焦 炉 内 壁 结 碳 问 题，而 且 可
２ 涂层材料最优实验方案的研究
以延长碳化室硅砖的使用寿命。
１ 炼焦炉涂层材料化学组成的研究
不同于一般的陶瓷 釉 料，应 用 于 炼 焦 炉 碳 化 室 内 壁 的涂层材料必须具备以下特性：
宝钢技术人员设想在炼钢炼焦炉内壁的硅砖上施加 一 层 陶 瓷 类 的 致 密 釉 层 ，使 炼 焦 炉 内 壁 光 滑 平 整 ，不 易 吸 附结碳。结合 拜 富 科 技 有 限 公 司 多 年 从 事 陶 瓷 釉 料 开 发 、生 产 的 丰 富 经 验 和 成 熟 技 术 ，与 宝 钢 在 耐 火 材 料 以 及 涂层材料应用领域的 雄 厚 实 力，双 方 决 定 合 作 开 发 用 于 炼焦炉碳化室的釉料涂层。通过专用的喷涂设备将釉料 涂 层 在 热 态 下 施 加 到 焦 炉 碳 化 室 硅 砖 表 面 ，形 成 致 密 、光
２．１ 烧 成 温 度 为 １ ３００ ℃ 时 的 涂 层 材 料 化 学 组 成 研 究 宝钢最初提出的炼 焦 炉 作 业 条 件 是：炉 墙 最 高 使 用
温度１ ２００℃，平均使用温度 １ １００℃，炼焦炉每 １９ｈ 出 一次焦炭，炉墙温度 骤 变 一 次。 涂 层 材 料 喷 施 完 成 后 关 闭炉门，炉内温度迅速上 升 至 １ ３００ ℃，保 温 时 间 为 ０．５ ～１．５ｈ。 故 釉 的 成 熟 温 度 不 会 超 过 １ ３５０ ℃ 。 初 步 拟 定 正 常 使 用 温 度 为 １ ２００℃ ，烧 成 温 度 为１ ３００℃ ，保 温０．５ ｈ，随 炉 冷 却 至 常 温。 观 察 其 釉 面 效 果，其 中 ２＃ 与 ７＃ 配 方（见表１）涂 料 釉 面 状 况 较 好，釉 面 光 滑 细 腻，无 开 裂、 剥 落 现 象 ，坯 釉 结 合 程 度 良 好 。
的协调性；
表１ ２＃ 、７＃ 涂料化学组成（质量％）
编号 ２＃
ＳｉＯ２ ５９．５
Ａｌ２Ｏ３ ２４．１
ＺｒＯ２ ６．５
ＢａＯ ２．５
Ｌｉ２Ｏ ３．７
Ｆｅ２Ｏ３ ０．１２
ＴｉＯ２ ０．１２
Ｋ２Ｏ １．１８
Ｎａ２Ｏ １．０５
Ｂ２Ｏ３ １．０３
７＃
５８．９
２３．８
６．２
２．５
出于坯釉适应性考 虑，由 于 硅 砖 的 热 膨 胀 系 数 较 陶 瓷类坯体小，要求陶瓷 涂 层 材 料 的 热 膨 胀 系 数 相 应 地 减 小 。 若 采 用 传 统 釉 料 （一 般 采 用 钾 、纳 化 合 物 作 助 熔 剂 ）， 势必使涂层材料的热 膨 胀 系 数 较 大，导 致 涂 层 材 料 与 硅 砖结合不牢固而开裂甚至脱落。故这里主选取热膨胀系 数影响较小的碱金属 锂 的 化 合 物 作 为 主 要 助 熔 剂，适 当 配合钾、钠的化合物 做 辅 助 熔 剂。 同 时 在 釉 料 中 加 入 一 定量的高温性能和热稳定性能优良的锆英粉来改善涂层 材料在高温环境下的热稳定性能。
４．０
０．１８
０．１５
１．７５
１．１４
１．３５
＊ 作者简介：韩强（１９６９－），大专，工程师；主要从事陶瓷色釉料工作。
·２６· 陶 瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ 科技篇（研究与开发）２０１３年１０月（上）
分别配制２＃ 和７＃ 涂料各２５ｋｇ，交由宝钢实验室进
摘 要 主要介绍了陶瓷涂层材料在钢铁炼焦炉碳化室内壁 上 的 应 用，详 细 地 叙 述 了 涂 层 材 料 的 组 成、制 备 工 艺、性 能 以 及 与 碳 化 室内壁结合的处理方法。 关键词 涂层材料 陶瓷釉料 焦炉碳化室 中 图 分 类 号 ：ＴＱ１７４．４＋５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００２－２８７２（２０１３）１０－００２５－０３
１）该 材 料 的 始 融 温 度 （始 融 点 ）必 须 远 远 高 于 炼 焦 作 业时的温度，确保炼焦 温 度 下 釉 料 涂 层 保 持 良 好 的 固 化 形态；
２）涂 层 材 料 形 成 后 表 面 必 须 光 滑 致 密 ； ３）涂 层 材 料 与 炼 焦 炉 内 室 硅 砖 的 热 膨 胀 性 能 有 良 好
科技篇（研究与开发）２０１３年１０月（上） 陶 瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ ·２５·
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陶瓷釉料涂层材料的研究
韩 强１ 许 行 强１ 陈 恒１ 任 超１ 崔 栋１ 甘 菲 芳２
（１ 江苏拜富科技有限公司 江苏 宜兴 ２１４２１１）（２ 上海宝钢耐火材料研究所 上海 ２０１９００）
Hale Waihona Puke Baidu
４）涂层材料与硅砖 结 合 后 的 热 稳 定 性 良 好，在 正 常
前言
炼焦作业中温度的急 剧 变 化 下 仍 能 保 持 固 有 状 态，不 会 开裂甚至脱落。
钢铁行业的炼焦炉内壁是由硅砖砌筑而成。在炼焦 过程 中，由 于 硅 砖 的 气 孔 率 较 高，而 且 砖 的 拼 接 处 有 缝 隙 ，在 气 孔 和 砖 缝 处 极 易 吸 附 石 墨 ，从 而 导 致 炼 焦 过 程 中 碳长期沉积在炼焦炉内壁上而形成坚固的粘附层。在气 孔 、缝 隙 及 硅 砖 破 损 处 石 墨 沉 积 层 的 生 长 速 度 会 加 快 ，形 成较大面积的结碳 层，导 致 推 焦 困 难。 在 外 力 作 用 下 强 行推焦，易使新的耐火 硅 砖 破 损，因 而 形 成 恶 性 循 环，最 终造成焦炉无法正常使用而停产。
滑、牢固的釉层，从而起 到 保 护 硅 砖，阻 止 石 墨 在 其 表 面 的粘附沉积。不仅解决 了 炼 焦 炉 内 壁 结 碳 问 题，而 且 可
２ 涂层材料最优实验方案的研究
以延长碳化室硅砖的使用寿命。
１ 炼焦炉涂层材料化学组成的研究
不同于一般的陶瓷 釉 料，应 用 于 炼 焦 炉 碳 化 室 内 壁 的涂层材料必须具备以下特性：
宝钢技术人员设想在炼钢炼焦炉内壁的硅砖上施加 一 层 陶 瓷 类 的 致 密 釉 层 ，使 炼 焦 炉 内 壁 光 滑 平 整 ，不 易 吸 附结碳。结合 拜 富 科 技 有 限 公 司 多 年 从 事 陶 瓷 釉 料 开 发 、生 产 的 丰 富 经 验 和 成 熟 技 术 ，与 宝 钢 在 耐 火 材 料 以 及 涂层材料应用领域的 雄 厚 实 力，双 方 决 定 合 作 开 发 用 于 炼焦炉碳化室的釉料涂层。通过专用的喷涂设备将釉料 涂 层 在 热 态 下 施 加 到 焦 炉 碳 化 室 硅 砖 表 面 ，形 成 致 密 、光
２．１ 烧 成 温 度 为 １ ３００ ℃ 时 的 涂 层 材 料 化 学 组 成 研 究 宝钢最初提出的炼 焦 炉 作 业 条 件 是：炉 墙 最 高 使 用
温度１ ２００℃，平均使用温度 １ １００℃，炼焦炉每 １９ｈ 出 一次焦炭，炉墙温度 骤 变 一 次。 涂 层 材 料 喷 施 完 成 后 关 闭炉门，炉内温度迅速上 升 至 １ ３００ ℃，保 温 时 间 为 ０．５ ～１．５ｈ。 故 釉 的 成 熟 温 度 不 会 超 过 １ ３５０ ℃ 。 初 步 拟 定 正 常 使 用 温 度 为 １ ２００℃ ，烧 成 温 度 为１ ３００℃ ，保 温０．５ ｈ，随 炉 冷 却 至 常 温。 观 察 其 釉 面 效 果，其 中 ２＃ 与 ７＃ 配 方（见表１）涂 料 釉 面 状 况 较 好，釉 面 光 滑 细 腻，无 开 裂、 剥 落 现 象 ，坯 釉 结 合 程 度 良 好 。
的协调性；
表１ ２＃ 、７＃ 涂料化学组成（质量％）
编号 ２＃
ＳｉＯ２ ５９．５
Ａｌ２Ｏ３ ２４．１
ＺｒＯ２ ６．５
ＢａＯ ２．５
Ｌｉ２Ｏ ３．７
Ｆｅ２Ｏ３ ０．１２
ＴｉＯ２ ０．１２
Ｋ２Ｏ １．１８
Ｎａ２Ｏ １．０５
Ｂ２Ｏ３ １．０３
７＃
５８．９
２３．８
６．２
２．５