在钢铁产品表面形成保护性涂层的方法技术

本发明专利技术涉及一种在钢铁产品表面形成保护性包层的工艺，此工艺可在产品表面上具有附着力的粗糙铁鳞层上直接喷涂一层保护性金属．铁鳞层的性能是由下述工艺过程确定的，即产品是热成型的，其冷却速度是受控的，以使形成的铁鳞层的厚度小于材料附着力特性的极限值，以及成型终止温度的极限值．用涂锌或锌基合金的方法形成保护性材料层．本发明专利技术主要适用于长形钢铁产品，特别是适用于混凝土的钢筋．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于在相对高的温度下成型的钢铁产品表面的保护方法。本专利技术最适用于长形产品，典型的但不仅限于此的例子是用于保护钢筋棒，以下称为钢筋。离开轧机终轧机架成型时的钢筋温度约为900～1000℃之间。然后使钢筋冷却，放置好，并按长度切好。目前，钢筋被认为是一种不值钱的产品，因此也不进行任何保护性的处理。然而，现在有迹象表明，对钢筋进行保护处理以达到防腐蚀的需要正在不断增大。有些场合，人们长期地将钢筋存放在露天(例如，六个月)，且放在相对有腐蚀性的气氛中，例如，港口地区的空气中。因此人们希望钢筋至少在短时期内具有保护作用。其他一些实例是，用于特殊混凝土建造的工程的钢筋，要求其所使用的钢筋具有较好的抗腐蚀性能，因为这种混凝土工程中的某些部分特别容易受到腐蚀，或处于具有相对侵蚀性的环境中。在这些实例中，人们希望钢筋具有长时期的抗腐蚀能力。为满足这种不断增长的需要，要求专利技术一种有效的、经济的、能形成保护层的工艺方法。后一标准是更为严格的，因为钢筋本身的市场价格是很低的。有人曾提出的用不锈钢制造钢筋或镀层的方法。但由于成本高，因而这种方法不能普及。直到目前为止，为精通技术者所熟知的使钢铁产品具有保护性能的方法中，将其应用于钢筋时，尚设有一种在经济上是合算的，因为所有这些方法都有一个对产品进行予处理的工序，目的是去掉在制造过程中，在冷却时产品表面生成的铁鳞或其它种氧化物。在这方面，除了一些例外(JP-A-54/133438)，所有的热电镀都要求予先用酸来酸洗钢筋，因氧化皮有碍于电镀反应。氧化皮还不利于电解沉积或成膜材料的使用。该成膜材料通过热处理(US-A-3085034)，或通过使表面与金属硫酸盐的酸溶液(GB-A-1153202)，或蒸汽(Review of Current Literature on the Paint and Allied Industries，Vol.22，No.129，May-June 1949，Page 265)起作用而已预先形成了表面层。同样，喷涂法金属化(称为“斯库普法”)，特别是喷涂锌，精通于此工艺的人都知道需要对待处理的表面进行酸洗，吹砂或喷丸处理(参阅“Technigues be L′Inge′nieur”，M1641-4，Para，316;“La Me′tallisation du zinc”，Page5，Para5，and13，Para.9，Published by the“Centre Technigue du Zinc”，所以，人们系统地研究了如何在未进行处理的产品表面上，得到一种铁鳞，它与产品具有尽可能小的结合力，以便于从上面除掉。目前，这种酸洗工序仅能对钢筋单根地或极少量地进行，这样便大大地提高了处理完后的钢筋的成本。同样的问题也存在于FR-A-2029285所披露的工艺方法中。根据这种方法，对待处理的表面(仍然很热)，与金属硼酸盐反应溶解铁鳞，并形成一脆性层，之后必须用机械方法将其去掉。本专利技术的目的是提出一种在钢铁产品表面上形成保护性覆层的工艺方法，它是高效的，经济的，并且没有上述的一些缺点。根据本专利技术的目的是这样达到目的的，即在热态下使产品成型，并控制其加速冷却时的速度，这样便使得产品表面上自然形成的氧化皮厚度小于附着力的阈值制造产品的金属特性、成型加工时的温度特性，然后将保护性材料直接沉积在这样形成的铁鳞上。在大量实际应用中(特别是对钢筋来说)，在产品成型后，要控制其冷速，以使在冷却过程中形成的铁鳞层平均厚度不超过8μm。从最普通的含义来讲，精通这方面技术的人们所认为的“热”，所表示的温度是指可以使铁鳞快速形成时的温度。本专利技术则与精通于这方面技术的人员所固有的认识不同，即人们认为，在热产品轧制过程中自然形成的铁鳞，对最表面一层保护性材料的附着力是绝对不利的。实际上，根据本专利技术，当人们控制好铁鳞的形成过程，此铁鳞层所表现出的特性(特别是其附着力和粗糙性)便可能在它上面直接(即不需要经过酸洗，不需要经过过长的，使表面劣化的等待时间，)附着上附着力大的保护性覆层。可以看出，根据本专利技术形成的保护性覆层，将在上面覆有铁鳞的金属表面和大气层之间形成一层屏障(与上面提及的FR-A-2029285相反，这不会妨碍在所述包层材料和氧化皮之间产生化学反应)。根据本专利技术，是通过控制冷却过程来控制铁鳞的形成过程的快速冷却(例如，浸入水中)是特别有利的，因为这可使金属表面在高温(铁鳞在高温下将快速形成)下停留的时间不过长。因为这可避免金属表面在相对高温下停留时间太长使铁鳞生长迅速。在实际生产中，控制长形产品，特别是具有较小断面的产品的冷却速度，较板材产品要容易些。根据这一观点，本专利技术的应用还有一很大优点，即用于已装备有加速冷却的设备的生产钢筋的设备中。在被称作TORSID 的系统中，通过通入冷却管的水管来浸泡钢筋。当离开轧机机组时，由于产品心部仍有余热，因此使其表面温度回升至400至500℃。将钢筋趁热切好，然后放置在一空气冷却台上，以使其温度基本降到环境温度，目的是将其切成准确的尺寸，并从设备中输送走。在冷却台上，包覆在钢筋表面上的新形成的铁鳞(平均厚度为2～3μm)可直接包复一层保护性材料。包复工艺采用喷涂锌的工艺是有利的，因为可以在一很大的温度范围内实现此工艺，这样便可以在钢筋放置于冷却台上进行冷却的任何时刻，对其进行处理。很容易理解，根据本专利技术提出的方式实现的处理工艺是非常经济的。这不仅因为它免除了去铁鳞工序，还因为产品被放置于设备的不妨碍生产的部位，以及它是在钢筋进行冷却的钝化阶段实现的。锌包层的平均厚度在20～40μm之间是有利的，即具有良好的保护作用。如果厚度大得多，在弯曲有包层的钢筋时，易使包层产生裂纹。然而，应指出的是，即便产生了裂纹，锌包层仍具有保护作用(所谓的牺牲型)。对钢筋而言，可以用锌铝的合金(后者可达到20%的比例)来代替锌，因为这些合金更容易喷涂，并且有更好的抗蚀力。杜诺易斯(Dunois)合金(90%Zn-10%Al)是其中较优的合金。虽然并不希望用理论方面的解释来限制本专利技术，但可以认为，本专利技术是基于下述考虑的。直接喷涂于氧化皮上的保护包层的性能，是由氧化皮的附着力及其表面质量决定的。附着力的概念包括两个方面在喷涂保护包层之前的附着力，是指未喷涂产品在加速冷却过程中，在氧化物形成过程中，氧化物层的附着力;另一是已有包层的产品，在其成型过程中的附着力，这是指已有包层的产品，在其产生机械变形的过程中，与铁鳞变形能力有关的附着力(例如弯曲钢筋的两端)。只要涉及到第一个方面，在铁鳞形成过程中，其体积相对于产生它的金属将增大(1.7至2)。所以，在金属-铁鳞界面处，铁鳞是受压的，而金属是受拉的。对薄铁鳞(几个微米)而言，可以在不被破坏的情况下，将聚集的应力吸收掉。只要氧化物具有所谓的分解结构(加速冷却至约600～550℃，然后减速冷至环境温度-但一般是在稍有氧化性的气氛中)。对原铁鳞而言(大于约10μm)，氧化应力以氧化物破裂和界面剥落的形式被吸收，並从界面处剥落。所以，为了在其形成过程中不产生机械应力，以使其性能不降低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
对热成型钢铁制品喷涂保护包层的工艺方法，包括以下工序：——以控制并加速冷却速度的方法，在制品终止成型加工时，在其表面形成一层附着于其上的粗糙铁鳞层，以使铁鳞层的厚度小于用于制造产品的金属特性，和终止成型温度的附着性阈值；——然后，在 铁鳞层上直接进行喷涂以形成保护层。

【技术特征摘要】
FR 1986-2-6 86016361.对热成型钢铁制品喷涂保护包层的工艺方法，包括以下工序-以控制并加速冷却速度的方法，在制品终止成型加工时，在其表面形成一层附着于其上的粗糙铁鳞层，以使铁鳞层的厚度小于用于制造产品的金属特性，和终止成型温度的附着性阈值；-然后，在铁鳞层上直接进行喷涂以形成保护层。2.根据权利要求1所述的工艺方法，制品的成型温度大约在900～1000℃之间，然后急速浸入水中，使其温度降至600～550℃。3.根据权利要求1或2的工艺方法，以喷涂锌或锌合金的方法实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔奎丁，弗朗希斯科加尔登，
申请(专利权)人：法国冶金研究所，
类型：发明
国别省市：FR[法国]