动态过程钢坯高温防氧化涂层及其作用机理探索
文献类型：学位论文
| 作者 | 魏连启 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-09-30 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 谢裕生 |
| 关键词 | 高温 钢坯 防氧化涂层 防氧化机理 复合胶体 |
| 其他题名 | Oxidation Resistance Coating Over Steel Billet for High Temperature Dynamic Process and Its Proposed Mechanism |
| 学位专业 | 化学工程 |
| 中文摘要 | 针对钢坯在加热炉内氧化烧损严重的问题，国内外科研单位和企业研发了多种钢坯高温防氧化涂层。然而大部分产品因为满足不了冶金现场红热动态钢坯直接喷涂要求，或者要么涂层防护温度过低，要么受钢种的局限性而没有能够被推广应用。本文设计研制了一种可适用于动态过程普碳钢坯1300℃以下高温防氧化的涂层，克服了以前存在的问题，在企业现场应用已取得了良好的效果，实现了企业节能降耗。基于此背景，主要开展的研究工作包括： 1．探索了涂料组成在形成高温涂层过程中的纳微多尺度协调作用机制。具体的，采用液相共沉淀法通过形貌调控，分别制备了具有低烧结温度的纳米磷酸铝粉体、层状六边形和圆形结构耐高温磷酸铝晶体，从而研制出了能够满足常温涂料向高温钢坯基体喷涂快速粘附的纳微结构磷酸铝复合胶体，有效地应用到了防氧化涂层中。 2．确定了以蛭石、层状石墨粉和层状磷酸铝晶体作为层状屏蔽组分，以铝矾土、轻烧菱镁矿粉以及冶金粉尘作为熔融屏蔽组分，以纳微结构磷酸铝复合胶体为粘结剂的涂料体系和最佳涂层原料配比方案。 3．探索了动态过程钢坯高温防氧化涂层形成和粘附机理，概括为动态过程钢坯高温防氧化涂层粘附过程中的“抛锚”效应、纳米效应以及涂层粘附过程的粘结剂作用。同时，探索了动态过程钢坯高温防氧化涂层的防氧化作用机理，阐述了涂层高温气膜作用机理、涂层纳米组分和晶粒细化组分作用机理、涂层玻璃陶瓷熔融屏蔽组分作用机理、涂层无机层状功能组分作用机理。 4．实验研究了动态过程钢坯高温防氧化涂层在Q235-B普碳钢的高温加热过程中的防氧化性能。结果表明，在1300℃以下研制的涂层可降低钢坯表面烧损80%左右，表面脱碳和元素贫化深度可减少50%左右；确定了在800℃时喷涂的最佳涂层喷涂厚度为115μm；探讨了加热温度、加热时间、加热速度等因素对动态过程钢坯高温涂层的防氧化效果的影响，分析了防氧化涂层保护后的钢坯氧化过程动力学，计算结果为： 涂层钢样中氧化过程的表观活化能Ea= 96.30kJ/mol 空白钢样中氧化过程的表观活化能Ea= 68.63kJ/mol 5．在冶金现场进行了动态过程钢坯高温防氧化涂层的工业应用试验，在不同钢种和生产条件下，应用研制的涂层保护，可使钢坯在加热炉内的氧化烧损降低40%～70%，为涂层的工业化推广应用打下了基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 135 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1103]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 魏连启. 动态过程钢坯高温防氧化涂层及其作用机理探索[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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