本发明属于工业制造技术领域，具体涉及一种用于高温物体自动标识的水性无机涂料及其制备方法以及用于高温物体自动标识的方法。
背景技术：
在高温物体的连续生产中，由于温度过高，产品的质量跟踪一直是个难题，如连铸坯温度一般为600-800℃，热轧板/卷一般为400-650℃。这么高的温度，对每个工件进行编码跟踪，是不可能使用普通的材料和方法进行标识的。然而为了适应市场需求，需要越来越精细化的生产质量管理，不得不采取手段标识高温生产件，并进行跟踪。
申请号为201420680207.3的中国专利公开了一种带打号头的标识装置，利用打号头上的字模冲击金属表面，留下字印。这种方式适用于方、圆坯标识面较小的物体标识，最大的缺点就是要求冲击力非常大，才能在钢铁表面上留下清晰的字体。这种方式造成一方面字体非常小，且不能调整，只有站在很近的地方才能看清；另一方面，机构的损耗非常大，容易出故障，难维护。
申请号为201410546905.9、201510974656.8、201420597589.3的中国专利公开的都是使用喷涂装置将耐高温涂料喷到连铸坯表面进行标识的方法。目前，市面上使用的耐高温涂料有以耐温有机硅树脂为粘结剂的溶剂型涂料、以硅酸盐或磷酸盐为粘结剂的水性涂料。这些涂料最大的问题就是耐温性，一些连铸坯需要缓冷，不但需要在>600℃的标识温度保持数小时，甚至在缓冷坑中铸坯表面还会回温，超过标识时的表面温度。然而，以耐温有机硅为粘结剂的溶剂型涂料最高可喷涂600℃左右的物体。硅酸盐为粘结剂的水性涂料，最高能在800℃的物体上喷涂，却无法长期保温。磷酸盐涂料耐温性略差于硅酸盐涂料，而且涂料ph值2-4，长期使用会腐蚀设备，对操作人员也不安全。另外，有些热轧件在标识后，还要进行重新进炉再升温做进一步的热处理，热处理的温度一般在800-1000℃，市面上的耐高温涂料完全满足不了要求。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于高温物体自动标识的水性无机涂料及其制备方法以及用于高温物体自动标识的方法，本发明提供的用于高温物体自动标识的水性无机涂料不会腐蚀设备，使用安全，并且能够耐200～1000℃的高温。
本发明提供了一种用于高温物体自动标识的水性无机涂料，包括：
20wt％～80wt％的无机粘结剂，所述无机粘结剂选自硅溶胶和/或铝溶胶；
10wt％～40wt％的耐高温无机颜填料；
0.3wt％～5wt％的助剂；
20wt％～60wt％的水；
上述各组分含量之和为100wt％。
优选的，在所述无机粘结剂选自硅溶胶和铝溶胶形成的混合粘结剂，所述硅溶胶占所述无机粘结剂的质量百分数≥30wt％，所述铝溶胶占所述无机粘结剂的质量百分数≤80wt％。
优选的，所述耐高温无机颜填料包括耐高温无机颜料和耐高温无机填料，所述耐高温无机填料由氧化铝、氢氧化铝、高岭土和滑石粉中的两种或两种以上混合而成，所述耐高温无机颜料选自钛白粉、立德粉、氧化铁红、炭黑、氧化铬、钴蓝和钛镍黄中的一种或者多种。
优选的，在所述耐高温无机颜填料中，所述耐高温无机颜料占所述耐高温无机颜填料的质量百分数不小于50％。
优选的，所述耐高温无机颜填料粒度要求400目筛余不大于0.1％。
优选的，所述助剂包括分散剂、防沉剂和纤维素，所述分散剂、防沉剂和纤维素占水性无机涂料的质量百分比分别为：分散剂0.01wt％～1wt％，防沉剂0.01wt％～1wt％，纤维素0.1wt％～1wt％。
本发明还提供了一种上述用于高温物体自动标识的水性无机涂料的制备方法，将所述无机粘结剂、耐高温无机颜填料、助剂和水混合搅拌，过滤，得到用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
优选的，包括以下步骤：
a)将硅溶胶和铝溶胶混合搅拌后静置，得到无机粘结剂；
b)向所述无机粘结剂中加入耐高温无机颜填料、助剂和部分水搅拌分散，再加入剩余的水，搅拌分散后过滤，得到用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
本发明还提供了一种用于高温物体自动标识的方法，采用自动标识设备将涂料喷涂到高温物体上，所述涂料选自上述用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
优选的，所述自动标识设备包括喷涂装置、喷涂移动装置、涂料系统、感应装置和辅助装置。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于高温物体自动标识的水性无机涂料，包括：20wt％～80wt％的无机粘结剂，所述无机粘结剂选自硅溶胶和/或铝溶胶；10wt％～40wt％的耐高温无机颜填料；0.3wt％～5wt％的助剂；20wt％～60wt％的水；上述各组分含量之和为100wt％。本发明提供的高温物体自动标识的水性无机涂料通过选用硅溶胶和/或铝溶胶作为无机粘结剂并配合其他原料，得到的无机涂料不会腐蚀设备，使用安全，能够对200～1000℃的高温物体实现连续自动的标识，特别适用于钢铁厂的连铸坯和热轧件标识。使用本发明能够标识连铸方坯、圆坯、板坯及异型坯，标识的连铸坯能够在缓冷后，保证标识字体或符号无变化。使用本发明能够标识热轧卷、板、车轮等不同形状的热轧件，热轧件标识后再进保温炉进行600～1000℃的热处理，标识仍然清晰可辨。
具体实施方式
本发明提供了一种用于高温物体自动标识的水性无机涂料，包括：
20wt％～80wt％的无机粘结剂，所述无机粘结剂选自硅溶胶和/或铝溶胶；
10wt％～40wt％的耐高温无机颜填料；
0.3wt％～5wt％的助剂；
20wt％～60wt％的水；
上述各组分含量之和为100wt％。
本发明提供的用于高温物体自动标识的水性无机涂料包括20wt％～80wt％的无机粘结剂，优选为30wt％～70wt％，更优选为40wt％～60wt％。其中，所述无机粘结剂选自硅溶胶和/或铝溶胶，所述无机粘结剂优选为硅溶胶和铝溶胶形成的混合粘结剂，优选的，在所述无机粘结剂中，所述硅溶胶占所述无机粘结剂的质量百分数≥30wt％，更优选为≥50wt％，所述铝溶胶占所述无机粘结剂的质量百分数≤80wt％，更优选为≤50wt％。
本发明提供的用于高温物体自动标识的水性无机涂料还包括10wt％～40wt％的耐高温无机颜填料，优选为15wt％～35wt％，更优选为20wt％～30wt％。所述耐高温无机颜填料包括耐高温无机颜料和耐高温无机填料，所述耐高温无机填料由氧化铝、氢氧化铝、高岭土和滑石粉中的两种或两种以上混合而成，所述耐高温无机颜料选自钛白粉、立德粉、氧化铁红、炭黑、氧化铬、钴蓝和钛镍黄中的一种或者多种。在所述耐高温无机颜填料中，所述耐高温无机颜料占所述耐高温无机颜填料的质量百分数不小于50％，优选为50wt％～80wt％。在本发明中，所述耐高温无机颜填料粒度要求400目筛余不大于0.1％。
本发明提供的用于高温物体自动标识的水性无机涂料还包括0.3wt％～5wt％的助剂，优选为0.5wt％～3.0wt％，更优选为1.0wt％～2.0wt％。所述助剂包括分散剂、防沉剂和纤维素，所述分散剂、防沉剂和纤维素占水性无机涂料的质量百分比分别为：分散剂0.01wt％～1wt％，防沉剂0.01wt％～1wt％，纤维素0.1wt％～1wt％。
其中，所述分散剂优选六偏磷酸钠，所述防沉剂选自无机膨润土和气相二氧化硅。
本发明提供的用于高温物体自动标识的水性无机涂料还包括20wt％～60wt％的水，优选为30wt％～50wt％，更优选为35wt％～45wt％。所述水优选为去离子水。
本发明还提供了一种用于高温物体自动标识的水性无机涂料的制备方法，其特征在于，将所述无机粘结剂、耐高温无机颜填料、助剂和水混合搅拌，过滤，得到用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
优选的，包括以下步骤：
a)将硅溶胶和铝溶胶混合搅拌后静置，得到无机粘结剂；
b)向所述无机粘结剂中加入耐高温无机颜填料、助剂和部分水搅拌分散，再加入剩余的水，搅拌分散后过滤，得到用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
具体的，将硅溶胶和铝溶胶混合搅拌，所述混合搅拌的时间不低于30min，充分混合后进行静置24小时以上，得到无机粘结剂；
接着，向所述无机粘结剂中加入耐高温无机颜填料、助剂和部分水搅拌分散，所述搅拌分散的时间不低于1小时，分散完成后，再加入剩余的水，再进行搅拌分散，所述搅拌分散的时间为20～30min。其中，所述部分水和剩余的水的质量比优选为1:1。
最后将上述分散后的涂料进行过滤，得到用于高温物体自动标识的水性无机涂料。其中，所述过滤用筛网规格不低于500目振筛机或者过滤袋规格不大于25微米抽滤机进行过滤。
本发明还提供了一种用于高温物体自动标识的方法，采用自动标识设备将涂料喷涂到高温物体上，所述涂料选自上述用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
本发明对所述自动标识设备的装置结构并没有特殊限制，能够实现将水性涂料喷涂于高温物体上的设备即可。在本发明中，所述自动标识设备包括喷涂装置、喷涂移动装置、涂料系统、感应装置和辅助装置。
具体的，所述用于高温物体自动标识的方法为：
在感应装置感应到高温物体(即高温被标识件)到位后，使用辅助装置清理高温物体表面，喷涂装置移动到喷嘴距离高温物体不大于10cm的位置，以不小于1.0bar的压力，将水性涂料喷到高温被标识件上，移动喷涂装置，在高温物体上留下相应喷涂轨迹从而实现高温被标识件的标识工作。
其中，所述喷涂装置指各种不同口径可自动喷涂的喷枪组件。
所述喷涂移动装置指可移动喷涂装置的机械手臂或由螺母副、滚珠丝杠、轴承等组成可实现前进/后退、左右平移、上下平移的平台装置。
所述涂料系统包括：能够储存、搅拌涂料的装置、控制涂料流入/流出喷涂装置的管路、控制管路压力的装置及保证涂料清洁的过滤装置。
所述感应装置指以红外感应或图像识别的原理感应被标识件的设备。
所述辅助装置指包括清理被标识件表面的装置、保护整体设备不在运行过程中受到损坏的装置、问题报警设备以及监控设备等辅助系统。
本发明提供的高温物体自动标识的水性无机涂料通过选用硅溶胶和/或铝溶胶作为无机粘结剂并配合其他原料，得到的无机涂料不会腐蚀设备，使用安全，能够对200～1000℃的高温物体实现连续自动的标识，特别适用于钢铁厂的连铸坯和热轧件标识。使用本发明能够标识连铸方坯、圆坯、板坯及异型坯，标识的连铸坯能够在缓冷后，保证标识字体或符号无变化。使用本发明能够标识热轧卷、板、车轮等不同形状的热轧件，热轧件标识后再进保温炉进行600-1000℃的热处理，标识仍然清晰可辨。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的用于高温物体自动标识的水性无机涂料及其制备方法以及用于高温物体自动标识的方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
以下实施例中的百分数如无特殊说明都为质量百分数。
实施例1(白色)：
用于高温物体自动标识的水性无机涂料配方组成：耐高温无机粘结剂(35％)、耐高温无机颜填料(12.55％)、助剂(0.45％)和去离子水(52％)。
耐高温无机粘结剂由铝溶胶、硅溶胶按等比例混合而成，即铝溶胶(50％)、硅溶胶(50％)；
本实施例为白色，耐高温无机颜填料组成：钛白粉(70％)、立德粉(12％)、高岭土(10％)、滑石粉(8％)。颜填料粒度要求400目筛余不大于0.1％。
助剂包括分散剂、防沉剂和纤维素。分散剂选用六偏磷酸钠，占涂料质量百分比0.2％；防沉剂选用气相二氧化硅，占涂料质量百分比0.2％；纤维素占涂料质量分比0.05％。
按比例将硅溶胶与铝溶胶投入高速分散缸，搅拌时间不低于30min，充分混合，取出后静置24h以上，制得耐高温无机粘结剂。
按比例所制耐高温无机粘结剂，投入高速分散缸，低速搅拌，逐步投入耐高温无机颜填料和助剂、50％的去离子水。投料完成后，再高速搅拌分散，分散线速度约50m/s，分散时间不低1h。分散完成后，投入剩下的去离子水，再分散20-30min。
用筛网规格不低于500目振筛机或者过滤袋规格不大于25微米抽滤机，对分散后的涂料进行过滤，分装。即制得用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
在热轧火车车轮厂，使用配备有喷涂装置(有气喷涂自动喷枪)、机械臂(喷涂移动装置)、涂料系统、感应装置和其它辅助装置的自动标识设备(机械手喷号机)。将上述制备的水性无机涂料倒入涂料系统中的储料桶，开启搅拌功能，调整涂料进入喷枪段的压力为2bar，喷号机编码功能开启。在感应装置感应到约850℃的火车车轮到位后，使用辅助装置中的钢丝刷清理准备喷码的车轮辐板，喷涂装置移动到喷嘴距离车轮辐板约8cm的位置，电磁阀打开喷枪开关，将涂料以2bar的压力喷到车轮辐面上。机械臂根据编码规则移动，写出相应的车轮编号，完成车轮喷码标识。完成喷码的车轮根据热轧工艺，堆垛后放入缓冷坑，缓冷48h后取出，车轮上的喷码清晰、完整。车轮经过初步的踏面加工后，送入850℃加热炉，保温3h后，车轮取出，踏面淬火急冷，再送入退火炉600℃，退火4h，消除残余应力。从退火炉出来后，车轮辐板上的喷码清晰、完整。
实施例2(米黄色)：
用于高温物体自动标识的水性无机涂料配方组成：耐高温无机粘结剂(39.5％)、耐高温无机颜填料(11％)、助剂(0.5％)和去离子水(49％)。
耐高温无机粘结剂由铝溶胶、硅溶胶按比例混合而成，其中铝溶胶(25％)、硅溶胶(75％)；
本实施例为米黄色，耐高温颜填料组成：钛白粉(80％)、钛镍黄(8.5％)、氧化铁红(0.5％)、高岭土(7％)、滑石粉(4％)。颜填料粒度要求400目筛余不大于0.1％。
助剂包括分散剂、防沉剂和纤维素。分散剂选用六偏磷酸钠，占涂料质量百分比0.2％；防沉剂选用气相二氧化硅，点涂料质量百分比0.2％；纤维素占涂料质量分比0.1％。
按比例将硅溶胶与铝溶胶投入高速分散缸，搅拌时间不低于30min，充分混合，取出后静置24h以上，制得耐高温无机粘结剂。
按比例所制耐高温无机粘结剂，投入高速分散缸，低速搅拌，逐步投入耐高温无机颜填料和助剂、50％的去离子水。投料完成后，再高速搅拌分散，分散线速度约50m/s，分散时间不低1h。分散完成后，投入剩下的去离子水，再分散20-30min。
用筛网规格不低于500目振筛机或者过滤袋规格不大于25微米抽滤机，对分散后的涂料进行过滤，分装。即制得用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
在热轧钢卷厂，使用配备有喷涂装置(有气喷涂自动喷枪)、机械臂(喷涂移动装置)、涂料系统、感应装置和其它辅助装置的自动标识设备(机械手喷号机)。将制备的水性无机涂料倒入涂料系统中的储料桶，开启搅拌功能，调整涂料进入喷枪段的压力为1.5bar，喷枪雾化功能开启，雾化压力0.5bar，喷号机编码功能开启。在感应装置感应到约550℃的钢卷到位后，喷涂装置移动到钢卷侧喷嘴距离钢卷约6cm的位置，电磁阀打开喷枪开关，将涂料以雾化形式喷到钢卷侧面，机械臂根据编码规则移动，写出相应的钢卷编号；然后再将喷枪移动到钢卷端面上部距离钢卷约8cm的位置，电磁阀打开喷枪开关，将涂料以雾化形式喷到钢卷侧面。机械臂根据编码规则移动，写出相应的钢卷编号，完成钢卷喷码标识。钢卷再进行缓冷或者退火(600-700℃)，均可保持喷码清晰、完整。
实施例3(白色，涂料)：
用于高温物体自动标识的水性无机涂料配方组成：耐高温无机粘结剂(50％)、耐高温无机颜填料(18.5％)、助剂(0.5％)和去离子水(31％)。
耐高温无机粘结剂使用固含量为40％的硅溶胶；
本实施例为白色，颜填料组成：钛白粉(70％)、立德粉(10％)、氧化铝(15％)、滑石粉(5％)。颜填料粒度要求400目筛余不大于0.1％。
助剂包括分散剂、防沉剂和纤维素。分散剂选用六偏磷酸钠，占涂料质量百分比0.2％；防沉剂选用气相二氧化硅，占涂料质量百分比0.2％；纤维素占涂料质量分比0.05％。
按比例耐高温无机粘结剂，投入高速分散缸，低速搅拌，逐步投入耐高温无机颜填料和助剂、50％的去离子水。投料完成后，再高速搅拌分散，分散线速度约50m/s，分散时间不低1h。分散完成后，投入剩下的去离子水，再分散20-30min。
用筛网规格不低于500目振筛机或者过滤袋规格不大于25微米抽滤机，对分散后的涂料进行过滤，分装。即制得用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
在方圆坯连铸车间，使用配备有喷涂装置(有气喷涂自动喷枪)、喷涂移动装置、涂料系统、感应装置和其它辅助装置的自动标识设备(自动喷号机)。将制备的水性无机涂料倒入涂料系统中的储料桶，开启搅拌功能，调整涂料进入喷枪段的压力为1.5bar，喷号机编码功能开启。在感应装置感应到约550℃的铸坯到位后，喷涂装置移动到铸坯端面前，喷嘴距离铸坯端面约6cm的位置，电磁阀打开喷枪开关，将涂料直接以柱状形式喷到小方坯/小圆坯端面，喷涂移动装置根据编码规则移动，写出相应的小方坯/小圆坯编号。标识完成后，铸坯放入堆坯车间缓冷，可保持喷码清晰、完整。
实施例4(白色，涂料)：
用于高温物体自动标识的水性无机涂料配方组成：耐高温无机粘结剂(72％)、耐高温无机颜填料(18.5％)、助剂(0.5％)和去离子水(9％)。
耐高温无机粘结剂使用固含20％的铝溶胶；
本实施例为白色，颜填料组成：钛白粉(70％)、立德粉(10％)、氧化铝(15％)、滑石粉(5％)。颜填料粒度要求400目筛余不大于0.1％。
助剂包括分散剂、防沉剂和纤维素。分散剂选用六偏磷酸钠，占涂料质量百分比0.2％；防沉剂选用气相二氧化硅，占涂料质量百分比0.2％；纤维素占涂料质量分比0.05％。
按比例耐高温无机粘结剂，投入高速分散缸，低速搅拌，逐步投入耐高温无机颜填料和助剂、50％的去离子水。投料完成后，再高速搅拌分散，分散线速度约50m/s，分散时间不低1h。分散完成后，投入剩下的去离子水，再分散20-30min。
用筛网规格不低于500目振筛机或者过滤袋规格不大于25微米抽滤机，对分散后的涂料进行过滤，分装。即制得用于高温物体自动标识的水性无机涂料。
在矩形坯连铸车间，使用配备有喷涂装置(有气喷涂自动喷枪)、喷涂移动装置、涂料系统、感应装置和其它辅助装置的自动标识设备(自动喷号机)。将制备的水性无机涂料倒入涂料系统中的储料桶，开启搅拌功能，调整涂料进入喷枪段的压力为1.5bar，喷号机编码功能开启。在感应装置感应到约550℃的矩形坯到位后，喷涂装置移动到矩形坯端面前，喷嘴距离钢卷约6cm的位置，电磁阀打开喷枪开关，将涂料直接以柱状形式喷到矩形坯端面，喷涂移动装置根据编码规则移动，写出相应的矩形坯编号。标识完成后，铸坯放入堆坯坑缓冷，可保持喷码清晰、完整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。