CN110295362B - 一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法 - Google Patents

一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法。所述热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，发明点在于：热轧钢筋经热轧机输出后，依次进行碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺，在热轧钢筋表面快速生成一层致密的Fe3O4保护层。本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，在热轧钢筋表面快速生成一层致密的Fe3O4保护层，从而起到防止钢筋腐蚀的效果，且具有成本低、工艺简单等优势。

Description

一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法
技术领域
本发明涉及钢筋防锈处理技术领域，特别涉及一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法。
背景技术
建筑用钢筋长期摆放在露天的大气环境中，不可避免地会产生红色锈斑。众所周知，钢筋锈蚀不仅影响钢筋的力学性能，还影响钢筋与混凝土的粘接力、混凝土构件的承载力和耐久性等性能。特别是对于处在环境条件恶劣，空气湿度大，和有害物质侵袭中的建筑物，以及水工建筑物来说，外界条件造成的钢筋锈蚀更加严重，结构物很容易失效甚至破坏。而且钢筋一旦锈蚀，一般不可能被替换。
长期以来，锈蚀后的钢筋对混凝土构件的影响一直被工程界和钢筋生产厂家所重视。而目前生产的涂镀金属和涂覆有机涂料的耐蚀钢筋，有着较好的耐蚀性能，但因成本较高，只有少量的特殊建筑物才能使用，而绝大部分建筑物使用的仍是没有经过特别防锈处理的普通热轧钢筋。钢筋生产厂家和建筑商都希望在使用前钢筋不生锈，但是摆放在建筑工地上的钢筋，是避免不了风吹、雨淋、日晒的，因而钢筋锈蚀现象较为严重。另外一些重要工程还要在混凝土中加入缓蚀剂以防止混凝土中的钢筋生锈，无疑又增加了工程造价。
鉴于此，有必要提供一种钢筋防锈处理方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，在热轧钢筋表面快速生成一层致密的Fe3O4保护层，从而起到防止钢筋腐蚀的效果，且具有成本低、工艺简单等优势。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，热轧钢筋经热轧机输出后，依次进行碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺，在热轧钢筋表面快速生成一层致密的Fe3O4保护层。
进一步地，所述碱性烤蓝液喷淋工艺包括依次设置的第一碱性烤蓝液喷淋工艺和第二碱性烤蓝液喷淋工艺。
进一步地，沿热轧钢筋的输出路径，且分别对应第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺，依次设置第一碱性烤蓝液喷淋装置、第二碱性烤蓝液喷淋装置和水洗喷淋装置。
进一步地，所述第一碱性烤蓝液喷淋装置、第二碱性烤蓝液喷淋装置和水洗喷淋装置分别设置为两组，且对称分布于热轧钢筋的相对两侧。
进一步地，所述第一碱性烤蓝液喷淋装置、第二碱性烤蓝液喷淋装置和水洗喷淋装置的喷射液倾斜喷射至热轧钢筋表面，且第一碱性烤蓝液喷淋装置的喷射液对准热轧机的辊缝出口处。
进一步地，所述第一碱性烤蓝液喷淋装置与第二碱性烤蓝液喷淋装置的间距为20-100cm，所述水洗喷淋装置与第二碱性烤蓝液喷淋装置的间距为20-100cm。
进一步地，经第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺后，热轧钢筋的温度为450-600℃。
进一步地，热轧钢筋表面形成的Fe3O4保护层厚度为8-40μm。
进一步地，第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺所用的碱性烤蓝液由NaOH、NaNO3、NaNO2溶于H2O制备得到，其中NaOH、NaNO3、NaNO2的质量浓度分别为0.3-0.7g/ml、0.05-0.2g/ml、0.01-0.1g/ml。
进一步地，第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺所用的碱性烤蓝液温度为5-50℃。
与现有技术相比，本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，有益效果在于：
一、本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，热轧钢筋由热轧机输出后，依次进行碱性烤蓝液喷淋和水洗喷淋工艺，冷却热轧钢筋的同时，碱性烤蓝液与热轧钢筋的铁原子接触，并快速反应，在其表面形成Fe3O4保护层，从而起到防止热轧钢筋腐蚀的效果；同时，当热轧钢筋冷却到450-600℃后，表面晶相结构空隙内部的Fe原子与氧气反应，生成Fe3O4，强化了热轧钢筋表面氧化层中Fe3O4保护层的致密性和厚度，使热轧钢筋具有较好的防锈防腐性能。在大气环境下，经二个月以上的风吹、雨淋和日晒都不会产生锈蚀。
二、本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，工艺简单，碱性烤蓝液无需经过加热处理，防锈处理成本低；且热轧钢筋经热轧机输出后喷淋即可完成烤蓝工艺，生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝工艺的流程框图；
图2是本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝工艺的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，其中图1是本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝工艺的流程框图。本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，发明点在于：热轧钢筋经热轧机输出后，依次进行碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺。其中，所用碱性烤蓝液由NaOH、NaNO3、NaNO2溶于H2O制备得到，烤蓝液中NaOH、NaNO3、NaNO2的质量浓度分别为0.3-0.7g/ml、0.05-0.2g/ml、0.01-0.1g/ml。
烤蓝液与热轧钢筋接触的反应方程式如下：
3Fe+NaNO2+5NaOH＝3Na2FeO2+H2O+NH3↑
8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O＝4Na2Fe2O4+3NH3↑
Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O＝Fe3O4+4NaOH
热轧钢筋经热轧工艺后，表面温度较高，可达700-900℃，钢筋表面的铁原子活性较高，与烤蓝液接触后能快速反应，在热轧钢筋表面生成一层Fe3O4保护层。
本发明中，所用碱性烤蓝液温度为5-50℃，不需要进行加热处理，喷淋后的烤蓝液可进行回收再利用。
水洗喷淋工艺的作用在于清洗热轧钢筋表面的烤蓝液，并对热轧钢筋进行降温处理。
为了能有效保证烤蓝效果，优选地，本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法包括两道碱性烤蓝液喷淋工艺，分别记为第一碱性烤蓝液喷淋工艺和第二碱性烤蓝液喷淋工艺。其中第一碱性烤蓝液喷淋工艺和第二碱性烤蓝液喷淋工艺所用的烤蓝液浓度可相同，也可不同，只要满足以上浓度条件即可。当然，在生产中，可根据实际情况，将碱性烤蓝液喷淋工艺设计为多道，如还包括第三碱性烤蓝液喷淋工艺、第四碱性烤蓝液喷淋工艺等。
请结合参阅图2，是本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝工艺的结构示意图。沿热轧钢筋10的输出路径，且分别对应第一碱性烤蓝喷淋工艺、第二碱性烤蓝喷淋工艺和水洗喷淋工艺，依次设置第一碱性烤蓝喷淋装置1、第二碱性烤蓝喷淋装置2和水洗喷淋装置3，用以实现对应工艺的喷淋工作，其中第一碱性烤蓝液喷淋装置1靠近热轧机设置。图2中，热轧机只表示出了轧辊20。
优选地，第一碱性烤蓝喷淋装置1、第二碱性烤蓝喷淋装置2和水洗喷淋装置3分别为两组，且对称分布于热轧钢筋10的相对两侧，使喷射的碱性烤蓝液、水洗喷淋液分别在对应位置均匀覆盖热轧钢筋10的表面，从从而保证热轧钢筋10表面的烤蓝效果全面、有效。
本发明中，第一碱性烤蓝液喷淋装置1、第二碱性烤蓝液喷淋装置2和水洗喷淋装置3的喷射液倾斜喷射至热轧钢筋10表面，即第一碱性烤蓝液喷淋装置1、第二碱性烤蓝液喷淋装置2和水洗喷淋装置3的喷射液的喷射路径与热轧钢筋10呈锐角，夹角范围为30°-60°，可保证喷射液与热轧钢筋表面的有效接触面积，提高烤蓝效率；且本发明中，第一碱性烤蓝液喷淋装置1的喷射液对准热轧机轧辊20的辊缝出口处，使热轧钢筋完成热轧后立刻进行烤蓝工艺，减少钢筋与空气的接触，使在热轧钢筋10表面形成的氧化膜中FeO的量减小，Fe3O4的量增加，进而可提高烤蓝效果，提高钢筋的防锈防腐蚀能力。
需要说明的是，第一碱性烤蓝液喷淋装置1、第二碱性烤蓝液喷淋装置2和水洗喷淋装置3均包含储液池、与储液池连接的喷射泵、与喷射泵出口连接的喷射管、及设于喷射管端部的喷头。具体喷淋装置的结构采用现有技术的设计，因此在本发明的说明书中不做详细阐述。
优选的，第一碱性烤蓝喷淋装置1与第二碱性烤蓝液喷淋装置2的间距为20-100cm，第二碱性烤蓝液喷淋装置2与水洗喷淋装置3的间距为20-100cm，具体根据每组喷淋装置的喷射角度、所能达到的喷射范围等因素确定，使各工艺的喷射液能相互衔接。
本发明中，第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺的喷淋压力为0.1-0.4Mpa，具体根据生产情况调整。
本发明中，经水洗喷淋工艺后，热轧钢筋的温度冷却至450-600℃，该温度条件下，钢筋表面晶相结构空隙内部的Fe原子与氧气反应，生成Fe3O4，强化了热轧钢筋表面氧化层中Fe3O4保护层的致密性和厚度，使热轧钢筋具有较好的防锈防腐性能。反应原理如下：
3Fe+2O2＝Fe3O4
本发明中，形成的Fe3O4保护层厚度为8-40μm，具体厚度根据钢筋的使用条件等因素调整。需要说明的是，生产中，在热轧钢筋的表面，形成一层氧化膜，其厚度为10-50um；而本发明所需的防锈层(Fe3O4保护层)属于氧化膜的最外层，在Fe3O4保护层内还有一层的FeO层，且通过本发明的烤蓝方法，获得的Fe3O4保护层的厚度大于氧化膜总厚度的60％。因此，通过本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，制备得到的热轧钢筋具有较优的防锈能力。
以下通过具体的实施例对本发明的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法进行详细说明。
实施例1
使用NaOH、NaNO3、NaNO2溶于H2O中配置成碱性烤蓝液，控制NaOH、NaNO3、NaNO2的浓度分别为0.4g/ml、0.07g/ml、0.03g/ml；控制第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺、水洗喷淋工艺对应的喷淋装置的压力为0.35MPa；控制水洗喷淋工艺后热轧钢筋的温度在540±20℃。利用轧制余热使热轧钢筋干燥后，即在钢筋表面形成黑色的Fe3O4防锈膜。
实施例2
使用NaOH、NaNO3、NaNO2溶于H2O中配置成碱性烤蓝液，第一碱性烤蓝液喷淋工艺中所用烤蓝液的浓度为：NaOH浓度0.6g/ml、NaNO3浓度0.15g/ml、NaNO2浓度0.03g/ml；第二碱性烤蓝液喷淋工艺所用烤蓝液的浓度为：NaOH浓度0.35g/ml、NaNO3浓度0.06g/ml、NaNO2浓度0.02g/ml。控制第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺、水洗喷淋工艺对应的喷淋装置的压力为0.3MPa；控制水洗喷淋工艺后热轧钢筋的温度在560±20℃。利用轧制余热使钢筋干燥后，即在钢筋表面形成黑色的Fe3O4防锈膜。
为了进一步说明本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法的优势，将本发明的烤蓝工艺获得的钢筋与传统烤蓝工艺获得的钢筋进行防锈能力比较。
需要说明的是，传统烤蓝工艺为：将烤蓝溶液加热到100℃左右，然后将钢筋放入高温的烤蓝溶液中保温20-40min。
1、雨季的大气暴露试验
选择雨季时节，将采用本发明烤蓝工艺获得的钢筋与传统烤蓝工艺的钢筋同时放在有遮盖的敞开式暴露棚下，进行不直接受太阳辐射和雨淋作用的静态半封闭暴露，测试结果如下：
测试结果
本发明烤蓝工艺的钢筋 暴露150天后开始出现轻微锈蚀
传统烤蓝工艺的钢筋 暴露60天后开始出现轻微锈蚀
2、中性盐雾试验(NSS试验)
将采用本发明烤蓝工艺获得的钢筋与传统烤蓝工艺的钢筋同时放在盐雾试验箱中，进行中性盐雾试验(NSS试验)。
试验条件：采用5％的氯化钠盐水溶液，溶液pH值调在中性范围(6～7)作为喷雾用的溶液；试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1-2ml/80cm2·h之间。测试结果如下：
测试结果
本发明烤蓝工艺的钢筋 10小时后开始出现轻微锈蚀
传统烤蓝工艺的钢筋 6小时后开始出现轻微锈蚀
由上述防腐蚀性能测试结果可以看出，本发明提供的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，由于在钢筋表面形成了一层致密的且厚度较厚的Fe3O4保护层(厚度约为传统烤蓝方法的2倍以上)，使钢筋具有较优的防锈防腐蚀能力，其防锈防腐蚀的技术效果优于采用传统烤蓝工艺制备得到的钢筋。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，热轧钢筋经热轧机输出后，依次进行碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺，在热轧钢筋表面快速生成一层致密的Fe3O4保护层；
所述碱性烤蓝液喷淋工艺包括依次设置的第一碱性烤蓝液喷淋工艺和第二碱性烤蓝液喷淋工艺，所述第一碱性烤蓝液 喷淋工艺对准热轧机的辊缝出口处，此时热轧钢筋的表面温度为700-900℃；
经第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺后，热轧钢筋的温度为450-600℃。
2.根据权利要求1所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，沿热轧钢筋的输出路径，且分别对应第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺和水洗喷淋工艺，依次设置第一碱性烤蓝液喷淋装置、第二碱性烤蓝液喷淋装置和水洗喷淋装置。
3.根据权利要求2所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，所述第一碱性烤蓝液喷淋装置、第二碱性烤蓝液喷淋装置和水洗喷淋装置分别设置为两组，且对称分布于热轧钢筋的相对两侧。
4.根据权利要求3所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，所述第一碱性烤蓝液喷淋装置、第二碱性烤蓝液喷淋装置和水洗喷淋装置的喷射液倾斜喷射至热轧钢筋表面，且第一碱性烤蓝液喷淋装置的喷射液对准热轧机的辊缝出口处。
5.根据权利要求4所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，所述第一碱性烤蓝液喷淋装置与第二碱性烤蓝液喷淋装置的间距为20-100cm，所述水洗喷淋装置与第二碱性烤蓝液喷淋装置的间距为20-100cm。
6.根据权利要求1所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，热轧钢筋表面形成的Fe3O4保护层厚度为8-40μm。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺所用的碱性烤蓝液由NaOH、NaNO3、NaNO2溶于H2O制备得到，其中NaOH、NaNO3、NaNO2的质量浓度分别为0.3-0.7g/ml、0.05-0.2g/ml、0.01-0.1g/ml。
8.根据权利要求7所述的热轧钢筋在线碱性烤蓝方法，其特征在于，第一碱性烤蓝液喷淋工艺、第二碱性烤蓝液喷淋工艺所用的碱性烤蓝液温度为5-50℃。
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Denomination of invention: On line alkaline blue baking method for hot rolled steel bar

Effective date of registration: 20211026

Granted publication date: 20210518

Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Loudi branch

Pledgor: HUNAN 3T NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2021430000063