Защитное стеклокристаллическое покрытие для стали

Изобретение относится к составам стеклоэмалевых защитных покрытий для сталей. Технический результат изобретения заключается в повышении кислото- и щелочестойкости покрытия. Защитное стеклокристаллическое покрытие для стали содержит следующие компоненты, мас.%: SiO₂ - 30,26-33,82; Аl₂O₃ - 1,02-1,14; В₂О₃ - 13,17-14,73; Na₂O - 13,26-14,82; K₂O - 0,60-0,67; Li₂O - 1,96-2,18; CaO - 2,72-3,04; SrO - 2,63-2,94; TiO₂ - 1,19-1,33; BaO - 2,12-2,37; CaF₂ - 2,46-2,76; Fе₂O₃ - 6,89-7,69; Со₂О₃ - 1,02-1,14; MnO₂ - 5,70-6,37; шлак ГРЭС - 5,00-15,00. 3 пр.

 

Изобретение относится к составам защитных покрытий для сталей и может быть использовано в металлургической и нефтяной отраслях промышленности, где применяется трубопроводный транспорт, работающий в условиях активных сред, а также в системе водоснабжения.

Известна эмаль (патент РФ №2098368), содержащая, мас.%: оксид кремния 52-58 БФ SiO₂, силикат циркония 0,5-6 БФ ZrSiO₄, оксид бора 2-6 БФ В₂О₃, оксид кобальта 0,2-0,7 БФ Со₂О₃, оксид кальция 1-6 БФ СаО, оксид марганца 1-2,5 БФ МnО₂, фторид кальция 5-8 БФ СаF₂, оксид титана 1-5 БФ ТiO₂, оксид алюминия 2-6 БФ Аl₂О₃, оксид натрия Na₂O 12-18 и оксид калия K₂O 2-6. Недостатком данной эмали является его высокая ресурсоемкость.

Известно также стекло для остеклования стальных труб (заявка РФ №2003101027), содержащее SiO₂, Аl₂О₃, MgO, В₂О₃, Na₂O ZnO, Fе₂О₃, СаО, СоО при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ - 45,0-49,0, Na₂O - 19,0-23,5, Аl₂О₃ - 1,5-4,5, СоО - 0,5-0,9, СаО - 6,0-9,5, ZnO - 2,0-4,0, MgO - 3,0-6,0, Fе₂О₃ - 0,1-0,9, В₂О₃ - 10,6-14,0.

Недостатком стекла для остеклования стальных труб является его высокая ресурсоемкость.

Наиболее близкой по составу является фритта, используемая при эмалировании труб (Технология эмали и защитных покрытий: Учеб. пособие / Под ред. Л.Л.Брагиной, А.П.Зубехина и др. - Харьков: НТУ «ХПИ»; Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2003. - 484 с.), содержащая мас.%: SiO₂; Аl₂О₃; В₂О₃; Na₂O; K₂O Li₂O; СаО; SrO; ТiO₂; ВаО; СаF₂; Fе₂О₃; Со₂О₃; МnО₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ - 35,0-39,9; Аl₂О₃ - 0,8-1,3; В₂О₃ - 14,5-18,1; Na₂O - 14,8-18,1; K₂O - 0,6-0,8; Li₂O - 2,4; CaO - 1,8-4,9; SrO - 3-3,5; TiO₂ - 1-2; BaO - 2,2-3; CaF₂ - 2,7-3,4; Fе₂О₃ - 3,6-8,5; Со₂О₃ - 1,1-1,5; МnО₂ - 6,6-7,4.

Недостатком прототипа является его высокая ресурсоемкость.

Задача изобретения - удешевление состава и повышение качества защитного стеклокристаллического покрытия. Удешевление состава защитного стеклокристаллического покрытия происходит за счет снижения его ресурсоемкости, а улучшение качества защитного стеклокристаллического покрытия происходит за счет повышения его кислото- и щелочестойкости,

Достигается это тем, что защитное стеклокристаллическое покрытие для стали, включающее SiO₂; Аl₂О₃; В₂О₃; Na₂O; K₂O; Li₂O; CaO; SrO; TiO₂; BaO; CaF₂; Fе₂О₃; Со₂О₃; МnО₂, дополнительно содержит сверхкислый шлак Новочеркасской ГРЭС Ростовской области следующего химического состава, мас.%: SiO₂ - 53,00; Аl₂О₃ - 20,64; Na₂O - 1,00; K₂O - 3,70; CaO - 3,70; ТiO₂ - 0,68; Fe₂О₃ - 14,20; SO₂ - 1,45; MgO - 1,6 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂ 30,26-33,82

Al₂О₃ 1,02-1,14

В₂О₃ 13,17-14,73

Na₂O 13,26-14,82

K₂O 0,60-0,67

Li₂O 1,96-2,18

CaO 2,72-3,04

SrO 2,63-2,94

TiO₂ 1,19-1,33

BaO 2,12-2,37

СаF₂ 2,46-2,76

Fе₂O₃ 6,89-7,69

Со₂O₃ 1,02-1,14

МnО₂ 5,70-6,37

Шлак ГРЭС 5,00-15,00

Защитное стеклокристаллическое покрытие для стали получают следующим образом. Используют следующие сырьевые материалы: песок, полевой шпат, бура, селитра натриевая, оксид кобальта, флюорит, марганцевая руда, оксид титана, поташ, литий углекислый, барий углекислый, мел, оксид стронция, оксид железа, шлак ТЭС. Сырьевые материалы измельчают в шаровой мельнице сухого помола до размера частиц не более 2 мм. Все компоненты шихты защитного стеклокристаллического покрытия взвешивают, засыпают в смеситель, перемешивают и подают во вращающуюся печь периодического действия, где и происходит их сплавление при температуре 1300-1350°С в течение часа. Готовый расплав эмали гранулируют путем выливания в воду.

Пример 1.

Для испытания был взят состав грунтового покрытия с использованием шлака ГРЭС, мас.%:,

SiO₂ 33,82

Аl₂О₃ 1,14

B₂O₃ 14,73

Na₂O 14,82

K₂O 0,67

Li₂O 2,18

CaO 3,04

SrO 2,94

TiO₂ 1,33

BaO 2,37

CaF₂ 2,76

Fе₂O₃ 7,69

Со₂O₃ 1,14

МnО₂ 6,37

Шлак ГРЭС 5,00

Сумма: 100

Химический состав шлака ГРЭС мас.%: SiO₂ - 53,00; Аl₂О₃ - 20,64; Na₂O - 1,00; K₂O - 3,70; CaO - 3,70; ТiO₂ - 0,68; Fe₂O₃ - 14,20; SO₃ - 1,45; MgO - 1,6

Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1300-1350°С в течение часа. Обжиг защитного стеклокристаллического покрытия на стали осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-950°С. Полученное защитное стеклокристаллическое покрытие для стали подвергается испытаниям по определению прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82, соответственно. В результате испытаний индекс сцепления эмалевого покрытия с металлом Н=94%, кислотостойкость эмалевого покрытия составляет 80%, а щелочестойкость 78%.

Пример 2.

Для испытания был взят состав грунтового покрытия с использованием шлака ГРЭС, мас.%:

SiO₂ 32,04

Al₂O₃ 1,08

В₂О₃ 13,95

Na₂O 14,04

K₂O 0,63

Li₂O 2,07

CaO 2,88

SrO 2,79

TiO₂ 1,26

BaO 2,25

CaF₂ 2,61

Fе₂О₃ 7,29

Со₂О₃ 1,08

MnO₂ 6,03

Шлак ГРЭС 10,00

Сумма: 100

Химический состав шлака ГРЭС, мас.%: SiO₂ - 53,00; Аl₂О₃ - 20,64; Na₂O - 1,00; K₂O - 3,70; CaO - 3,70; ТiO₂ - 0,68; Fе₂О₃ - 14,20; SO₃ - 1,45; MgO - 1,6

Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1300-1350°С в течение часа. Обжиг защитного стеклокристаллического покрытия на стали осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-950°С. Полученное защитное стеклокристаллическое покрытие для стали подвергается испытаниям по определению прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82, соответственно. В результате испытаний индекс сцепления покрытия с металлом H=88%, кислотостойкость эмалевого покрытия составляет 89%, а щелочестойкость 87%.

Пример 3.

Для испытания был взят состав грунтового покрытия с использованием шлака ГРЭС, мас.%:

SiO₂ 30,26

Al₂O₃ 1,02

В₂O₃ 13,17

Na₂O 13,26

К₂О 0,60

Li₂O 1,96

CaO 2,72

SrO 2,63

ТiO₂ 1,19

ВаO 2,12

CaF₂ 2,46

Fе₂О₃ 6,89

Со₂O₃ 1,02

МnО₂ 5,70

Шлак ГРЭС 15,00

Сумма: 100

Химический состав ГРЭС, мас.%: SiO₂ - 53,00; Аl₂О₃ - 20,64; Na₂O - 1,00; К₂О - 3,70; CaO - 3,70; ТiO₂ - 0,68; Fе₂О₃ - 14,20; SO₃ - 1,45; MgO - 1,6

Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1300-1350°С в течение часа. Обжиг защитного стеклокристаллического покрытия на стали осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-950°С. Полученное защитное стеклокристаллическое покрытие для стали подвергается испытаниям по определению прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82, соответственно. В результате испытаний индекс сцепления эмалевого покрытия с металлом Н=86%, кислотостойкость эмалевого покрытия составляет 93%, а щелочестойкость 90%.

Защитное стеклокристаллическое покрытие для стали, включающее SiO₂; Аl₂О₃; В₂O₃; Na₂O; K₂О; Li₂O; CaO; SrO; TiO₂; BaO; CaF₂; Fе₂O₃; Со₂O₃; МnO₂, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит шлак Новочеркасской ГРЭС Ростовской области следующего химического состава, мас.%: SiO₂ - 53,00; Аl₂О₃ - 20,64; Na₂O - 1,00; K₂O - 3,70; CaO - 3,70; TiO₂ - 0,68; Fе₂O₃ - 14,20; SO₃ - 1,45; MgO - 1,6 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2	30,26-33,82
Аl2O3	1,02-1,14
В2O3	13,17-14,73
Na2O	13,26-14,82
K2O	0,60-0,67
Li2O	1,96-2,18
CaO	2,72-3,04
SrO	2,63-2,94
TiO2	1,19-1,33
BaO	2,12-2,37
CaF2	2,46-2,76
Fе2O3	6,89-7,69
Со2O3	1,02-1,14
МnO2	5,70-6,37
Шлак ГРЭС	5,00-15,00