专利名称：一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料及制作方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域及表面工程技术领域，具体是一种电弧炉和炉外精炼钢包炉用的减少石墨电极消耗的保护涂料及制作方法
背景技术：
石墨电极是电弧炉和炉外精炼钢包炉不可缺少的重要材料。石墨电极消耗过大电炉炼钢及LF精炼的主要问题，目前我国的电炉用石墨电极平均单耗为7～8kg/t钢，约占电炉炼钢成本的8％。世界主要产钢国石墨电极消耗平均低于5kg/t钢，世界最好水平为2.4kg/t钢。
冶金企业使用的石墨电极，原材料主要是石油沥青和煤焦油沥青，它具有良好的高温性能，热膨胀系数低、重量轻，耐腐蚀性强，易于加工，抗热冲击性能优良，但是它在高温下极易氧化，石墨的氧化从450℃开始，超过750℃后氧化急剧增加，且随着温度的升高而加剧，通常石墨电极表面温度很高，并处在空气环境下，造成严重的氧化。
氧化性气氛下，高温使石墨很容易被氧化，因此石墨电极从氧化部位开始往下逐渐变细，使电极的抗耗性下降；另外由于电流的集肤效应，较细的电极，电流密度增大，电极的抗大电流冲击能力亦下降，从而导致了石墨电极的单耗增加。
在冶炼过程中，石墨电极的消耗方式主要有端部消耗、侧面消耗、石墨电极折断和电极残头消耗。对于钢包精炼炉来讲，石墨电极的使用具有间歇性操作的特点，石墨电极承受急冷急热的热冲击较为严重，易发生端部散落现象，因此端部消耗比一般电弧炉用电极较为严重。
通过检索可以发现，目前相关文献及专利都是根据石墨电极的氧化特性，普遍采取降低电极表面温度、防止氧化性气体侵入石墨电极和延缓电极氧化反应进行的时间等方法，达到降低电极表面氧化的目的。如美国专利No.4588700和中国专利CN1052878以磷硅玻璃等结合碳化物、氮化物和TiO2等制成石墨电极防氧化涂料；日本特许公报46-35602和欧洲专利EP0134789以莫来石、SiC和SiO2为主要填料制成碳素涂料；中国专利CN103585和CN1070933以耐火材料与有机粘接剂制成底料和表面涂料；中国专利CN1354206A以水玻璃作为粘结剂结合耐火材料制成石墨电极防氧化涂料，这种涂料最大的缺点是涂层不易干燥，无法使用。以上这些方法虽可对石墨电极起到一定的保护作用，但由于未解决石墨电极升温过程中涂料与石墨电极热膨胀系数差异较大的问题，常导致在升至高温过程中局部剥离或剥落，直接影响使用效果，而且这些方法使用大量有机粘接剂，导致涂料在使用过程中的高度挥发分解，造成涂层孔隙过多，不能形成有效的连续涂层，减弱了对保护的作用。
发明内容
针对石墨电极高温氧化消耗的方式，本发明公开减少石墨电极消耗的保护涂料及制作方法，实现减少石墨电极的各种消耗。
本发明的目的是这样实现的
这种保护涂料采用下列配方(重量百分比)B2O35～8％、MoSi28～15％、TiO25～10％、Cr2O33～10％ Al2O33～10％、磺化硅树脂40～65％。
本发明的电极保护涂料其制作方法为首先，将各种原料粉末按比例在湿磨机中进行充分混合，湿磨介质为水或酒精，湿磨时间12h～48h，卸料后烘干制团粒；第二，将粉末团粒置进行预熔烧结处理，融化温度1400～1600℃，融化10～20min后出炉冷却；第三，将冷却后的熔化烧结料进行破碎处理，将熔化烧结料全部破碎至-180目；第四，将-180目粉末进行进一步筛分，分为-180～+300目作为A组填料，-300目粉末作为B组填料；第五，A、B两组填料按7∶3比例混合成涂料固体填料；最后，将固体填料粉末与磺化有机硅树脂在胶磨机和混合机中进行混合、搅拌、溶解、分散、均质，卸出装罐即可使用。
本发明的电极保护涂料，由于加入具有与石墨材料热膨胀系数相近的微量硅化钼，提高涂层与石墨电极的结合强度，并保证涂层在升温的各温度区间均可保持与石墨电极近似的热膨胀系数，而且控制涂料固体成分的粒度组成，可快速形成稳定连续的具有梯度结构的涂层，可避免涂层剥离或剥落，而且提高涂层的强度，实现有效的保护效果。
采用本发明对石墨电极进行保护处理，在生产实践应用中测试，减少石墨电极消耗11％～15％。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
有按重量百分比选用B2O35～8％、MoSi28～15％、TiO25～10％、Cr2O33～10％ Al2O33～10％、磺化硅树脂40～65％为原料，首先，将各种原料粉末按比例在湿磨机中进行充分混合，湿磨介质为水或酒精，湿磨时间12～48小时，卸料后烘干制团粒；第二，将粉末团粒置进行预熔烧结处理，融化温度1400～1600℃，融化10～20min后出炉冷却；第三，将冷却后的熔化烧结料进行破碎处理，将熔化烧结料全部破碎至-180目；第四，将-180目粉末进行进一步筛分，分为-180～+300目作为A组填料，-300目粉末作为B组填料；第五，A、B两组填料按7∶3比例混合成涂料固体填料；最后，将固体填料粉末与磺化有机硅树脂在胶磨机和混合机中进行混合、搅拌、溶解、分散、均质，卸出装罐即可使用。
以下是实施例在170吨LF精炼生产相同条件下试验测试结果
在进行大量试验基础上，并充分考虑成本对性能及使用效果的影响，本发明中选用的各种原来粉末的粒度组成应保证-250目的粉末比例在30％～40％。
配制涂料后，应在6个月内使用，避免因部分成分变质影响使用效果。
在喷涂或涂抹前，应进行充分搅拌混合，减少成分不均造成的影响。
最佳涂层厚度0.35～0.45mm。涂层最好进行3次喷涂或涂抹完成，即3遍喷涂或涂抹形成0.35～0.45mm厚的涂层，每一层表干后，再进行下一层涂敷。
权利要求
1.一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料，其特征在于，涂料的成分为(重量百分比)B2O35～8％、MoSi28～15％、TiO25～10％、Cr2O33～10％Al2O33～10％、磺化硅树脂40～65％。
2.一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料，其特征在于，涂料的成分为(重量百分比)B2O35％、MoSi28％、TiO28％、Cr2O310％Al2O310％、余量磺化硅树脂。
3.一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料，其特征在于，涂料的成分为(重量百分比)B2O38％、MoSi210％、TiO25％、Cr2O33％Al2O33％，余量磺化硅树脂。
4.如权利要求1-3中任一项的一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料的制作方法其特征在于，首先，将各种原料粉末按比例在湿磨机中进行充分混合，湿磨介质为水或酒精，湿磨时间12～48小时，卸料后烘干制团粒；第二，将粉末团粒置进行预熔烧结处理，融化温度1400～1600℃，融化10～20min后出炉冷却；第三，将冷却后的熔化烧结料进行破碎处理，将熔化烧结料全部破碎至-180目；第四，将-180目粉末进行进一步筛分，分为-180～+300目作为A组填料，-300目粉末作为B组填料；第五，A、B两组填料按7∶3比例混合成涂料固体填料；最后，将固体填料粉末与磺化有机硅树脂在胶磨机和混合机中进行混合、搅拌、溶解、分散、均质，卸出装罐即可使用。
5.根据权利要求4所述的一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料的制作方法，各种原料粉末的粒度组成应保证-250目的粉末比例在30％～40％。
全文摘要
本发明公开一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料及制作方法，涂料的成分为(重量百分比)B
文档编号H05B7/06GK1966593SQ20051004775
公开日2007年5月23日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者廖相巍, 温铁光, 李德刚, 潘秀兰, 吴世龙, 张新义 申请人:鞍钢股份有限公司