热轧穿水钢筋防锈技术研究-dcz.ppt

钢筋生产在线阻锈技术研究杜传治2006年1月24日 莱钢钢筋的防锈历史 阶段一:浸泡,表面形成一层保护膜 阶段二:在线喷涂防锈液 阶段三:加强过程防护 阶段四:在线喷涂防锈液 莱钢钢筋的防锈历史 阶段一:浸泡,表面形成一层保护膜 阶段二:在线喷涂防锈液 阶段三:加强过程防护 阶段四:在线喷涂防锈液 效果情况 浸泡存在节奏慢,污染环境,成本高 在线喷涂成本高,效果不理想 过程保护是关键,但一旦暴露腐蚀快 在线喷涂防锈液改进,汽雾喷涂,速度快,附着差 穿水钢筋表面锈蚀原因 铁黄晶种氧化最适宜温度为10-20℃ 铁黄一般在酸性条件下进行 中性或偏碱性条件下呈现棕黄或棕黑 铁黄的形成不是氧与铁直接反应而生成的，是通过介质实现的 铁黄容易吸潮，在表面形成介质溶液，加速了表面的腐蚀。 Fe – O 相图 钢的表面氧化层结构(一) 氧化膜组成结构(二) 碳钢氧化过程中氧化膜存在鼓泡行为 钢铁的表面氧化处理 钢铁的氧化处理是一项较成熟且应用非常广泛的表面处理工艺。 钢铁的氧化处理主要有：碱性氧化法（发蓝）、无碱氧化法、酸性氧化法和蒸汽氧化法等。 钢铁的氧化处理主要用于机械、精密仪器、仪表、武器、日用品的防护和装饰。 蒸汽氧化法原理 常温下，铁与水发生缓慢的电化学反应生成铁锈（主要成分为碱式碳酸铁），温度较高时，不同温度和不同水蒸气浓度下，水蒸气与铁的作用可发生以下三种反应，其反应是可逆的氧化--还原反应。 铁与水的反应 当温度570℃时， Fe + H2O = FeO + H2 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 当温度570℃时， 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 3FeO + 1/2O2 = 3Fe3O4 2Fe3O4 + 1/2 O2 = 3Fe2O3 研究发现，连续冷却过程中，几乎不可能抑制铁基体上生长的氧化亚铁层内部Fe3O4析出，如果冷却速度足够低，这些Fe3O4晶核将生长到足够大的尺寸，从而彼此互相接触，形成看上去是连续的氧化层。 冷却速度， ℃/min 氧化层类型与开始冷却温度和冷却速度的关系 氧化层机构的三种类型 Ⅰ型氧化层：残余氧化亚铁和靠近四氧化三铁层区域内的先共析四氧化三铁。 Ⅱ型氧化层：在靠近四氧化三铁区域内和在基体附近都有四氧化三铁析出物 Ⅲ型氧化层：由四氧化三铁层附近区域中的四氧化三铁析出物，基体附近的四氧化三铁析出物，铁-四氧化三铁共析物和残余氧化亚铁组成。 金属表面颜色 不同的加热温度下，金属表面形成不同的颜色 220-240℃ 浅黄色 260-280℃ 金黄色 280-300℃ 暗红色 300-320 ℃ 蓝色 320-340 ℃ 浅褐色 400-420 ℃ 黑色 促进四氧化三铁膜的形成 氧化氧化亚铁析出物铁 氧化表面裸露的铁基 氧化氧化亚铁 本方案的技术路线 首先减少氧化膜在穿水过程中的脱落,在冷床上利用蒸汽氧化法促进钢筋表面形成氧化层，减少钢筋铁基体的裸露，减少FeO分解产生的易氧化物质，使空气中易氧化腐蚀的物质在一定的温度区间内(高温)发生变性，形成稳定氧化物（膜），达到阻锈目的。 模拟实验对比 方法: 喷雾氧化2分钟,开始温度470℃,终了温度200 ℃. 室内喷水腐蚀 硫酸铜表面处理 图1 钢筋经4次淋水后表面情况，3h 钢筋在400℃时喷淋防锈液 24h后钢筋表面锈蚀情况 20mm热轧穿水钢筋表面CuSO4处理情况（1min40s） 经表面氧化处理的穿水钢筋表面CuSO4处理情况（4min） 锻压厂轧钢车间460钢筋表面CuSO4处理情况，30s 钢筋表面吸潮腐蚀现象对比 中小型产热轧HRB335钢筋表面锈蚀情况，48h 研究的主要内容 穿水温度对氧化膜剥离的影响 分析现有工艺条件下，不同生产线、不同规格，不同穿水工艺参数情况下，表面氧化物的组成及特性。 水氧化能力研究：水雾、蒸汽、含氧蒸汽氧化能力对比分析 起止氧化温度范围的确定 氧化时间的确定 蒸汽浓度及含氧量对氧化速度的影响 前景预测 该项目的研究，可实现对低成本螺纹钢筋在线防锈工业化生产，工艺实现简单，与传统的防锈技术相比，氧化更加均匀，原料廉价、绿色环保。对国内钢铁行业钢筋生产线生产穿水钢筋防锈提供示范性作用，具有广阔的前景，经济效益和社会效益显著