本发明专利技术公开了一种棒线钢材表面除锈防腐热处理方法及其矩形燃烧器，利用局部富燃的燃烧技术对棒线钢材表面热处理来实现除锈防腐。本发明专利技术采用带有U型出口的矩形燃烧器作为处理装置，助燃空气通过多孔空气分布板均流后，进入带有U型出口的空气室内，助燃空气分成一次风和二次风，燃气通过燃气管上的喷出口斜向上喷出，一次风从喷出口喷出，一次风与燃气在U型出口下部形成交叉射流进行预先混合，从二次风喷出口喷出的二次风与高温回流烟气形成激烈的卷吸、掺混、热量交换、直至燃烧，在U型出口处形成一个局部高温富燃区。利用高温富燃区，对棒线钢材表面进行快速除锈防腐热处理。本发明专利技术的特点是在线、快速处理，操作简便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对钢材表面进行除锈防腐热处理方法及其装置，特别是一种棒线钢材表面除锈防腐热处理方法及其矩形燃烧器。
技术介绍
钢铁材料无论在大气中长期使用或者长时间放置，都会逐渐和周围介质发生化学作用或电化学作用，引起表面的锈蚀。利用水冷却技术控制轧制钢材，可以提高其强度和韧性等。但这种钢材表面较之一般轧制工艺生产的钢材更加容易产生锈蚀。金属的锈蚀损失遍及所有的行业，它除了引起材料、能源和设备失效的直接损失外，还会引起物料污染和产品质量下降、工艺流程中断、爆炸和人员伤亡等间接损失。多年来，人们不断地研究金属的锈蚀机理，以期采取更有效地阻锈措施，减少金属锈蚀带来的各种损失。现有的除锈防腐技术主要有金属缓蚀剂和表面涂层、有机包覆金属表面、对金属进行微波放射以及阴极保护等。中国专利公开(公告)号CN1401708于2003年公开了一种“锌铬复合涂层防腐技术”，涉及一种金属表面防腐蚀处理的方法，主要是针对电力杆塔、各类灯杆、高速公路护栏板、流体输送管道等大型金属构件的表面防腐蚀处理的方法。该方法不适合断面较小的棒线钢材表面在线处理。中国专利公开(公告)号CN1570213于2005年公开了 “一种含生物法转化的二元酸产物的金属缓蚀剂”，是以C9 C18的烷烃或脂肪酸为底物经微生物发酵或酶法转化得到的二元酸产物为主要成分。该方法属于低温下的化学处理方法，不适合于热轧制工艺过程的钢材阻锈与除锈处理。中国专利公开(公告)号CN101104774于2008年公开了一种“金属防锈蜡及其制造方法”，选用蜡类物质和合成树脂做防锈剂的成膜物质，使蜡防锈蜡膜既具有疏水性， 又具有良好的致密性和韧性，增长防锈蜡的使用寿命；具有无毒无味，不污染环境的优点。 但这种方法对于高速生产棒线钢材的工艺来说，可形容为杯水车薪，而且不能在线实施。中国专利公开(公告)号CN101613M3于2009年公开了 “一种具有金属表面缓蚀及自修复功能的涂层的制备方法”，主要利用聚电解质自组装膜的渗透可控性，采用层层自组装技术，通过绿色环保型金属缓蚀剂小分子与聚电解质在二氧化硅纳米粒子表面，将缓蚀剂分子与聚电解质交替沉积，制得表面包覆缓蚀剂与聚电解质自组装复合膜的功能性纳米粒子；制备完成的功能性纳米粒子与溶胶-凝胶混合，制成功能性溶胶-凝胶膜涂覆于待保护金属表面。这种方法也不能适合于高温棒线钢材生产过程。中国专利公开(公告)号CN144^62于2003年公开了日本三菱瓦斯化学株式会社专利技术的“防锈防蚀性能优良的有机包覆钢材和金属的防锈方法”，它由环氧树脂和环氧树脂固化剂为主成分的环氧树脂组合物固化形成的有机包覆物，依次致密地层叠在钢材表面，具有良好的气体隔绝性，可以在严酷的环境下防止金属锈蚀。但是这种包覆的工艺在棒线钢材的轧制过程中实现的把握性几乎为零。中国专利公开(公告)号CN1944556于2007年公开了一种“防锈涂料和防锈涂层及它们的制备方法”，用于金属的防锈，主要原料包含丙烯酸树脂40-50wt. %，芳烃溶剂 20-30wt. %，石油磺酸盐类复合防锈剂10-15wt. %，酚醛树脂5-10wt. %，助剂5-10wt. %0 该方法属于化学处理过程，污染性大，在高温轧制过程中不可能实施，在棒线钢材冷却后也很难涂抹。中国专利公开(公告)号CN101716611A于2010年公开了莱芜钢铁股份有限公司专利技术的“一种钢材防锈装置”，用于H型钢轧制结束的打捆工艺之后，通过磁控管通电产生并发射微波到钢材上，所产生的电磁场使带正电荷的铁离子和带负电荷的氧离子由原来的无序排列变为有序排列、向相反方向移动，避免氧化物生成；同时增加铁离子和氧离子的能量促使铁的还原。在发射微波的过程中吹入氮气，隔离氧气，通过上述方法达到阻止钢材锈蚀的目的。但这种方法也不适合高温下的防腐阻锈处理，且受限于钢材的形状规格。因此，以上专利技术技术虽然具有各自的优点，在保护钢材表面取得了良好的应用效果，但都存在应用的局限性。目前还没有一种针对棒线钢材进行在线除锈防腐处理的合适方法。因此需要寻求一种简单可行、成本低廉、污染较少的棒线钢材高温在线除锈防腐的处理技术。
技术实现思路
本专利技术是提供了一种棒线钢材表面除锈防腐热处理方法及其矩形燃烧器，利用局部富燃的燃烧技术对棒线钢材表面热处理来实现除锈防腐。本专利技术提供的棒线钢材表面除锈防腐热处理方法包括以下内容采用带有U型出口的矩形燃烧器作为处理装置，助燃空气通过多孔空气分布板均流后，进入带有U型出口的空气室内，助燃空气分成一次风和二次风，燃气通过燃气管上的喷出口斜向上喷出，喷出的角度用α表示，α =30° 45°角，一次风从喷出口喷出，喷出的角度用β表示，β =35° 45°。一次风与燃气在U型出口下部形成交叉射流进行预先混合，有少量燃气燃烧产生高温烟气，提供稳定的热源。而不断喷出的燃气，与未燃混合气、从二次风喷出口喷出的二次风与高温回流烟气形成激烈的卷吸、掺混、热量交换、直至燃烧，在U型出口处形成一个局部高温富燃区。高温富燃区温度为1310°C 1350°C，高温富燃区的空间宽度为被处理棒线材直径的5 8倍。对于不同钢种、不同规格的棒线钢材， 在燃气不变条件下，改变燃气的喷出角度、一次风与二次风的喷出角度，以获得燃烧器出口处的火焰长度和火焰强度。利用高温富燃区，对棒线钢材表面进行快速除锈防腐热处理。本专利技术提供的棒线钢材表面除锈防腐热处理方法所使用的矩形燃烧器，其结构如下矩形燃烧器整体呈矩形，上部设置U型出口，组成部件包括燃气管(1)、燃气喷出口 O)、空气室(3)、一次风喷出口 G)、二次风喷出口(5)、突然扩张平台(6)、多孔空气分布板(7)，燃气管(1)在水平放置在U型出口的底部，燃气喷出口( 分布在燃气管(1)的上表面上，空气室C3)是矩形燃烧器的主体，内部充满空气，一次风喷出口(4)分布在U型出口底部的燃气管两侧，二次风喷出口( 分布在U型出口的两个侧面，突然扩张平台(6) 设置在U型出口出口处的两侧，多孔空气分布板(7)在矩形燃烧器的底面，均勻空气流(8) 通过多孔空气分布板(7)进入空气室(3)。本专利技术与现有技术相比，其显著的有益效果体现在不同种类和结构的棒线钢材进行除锈防腐热处理时，可以根据燃气条件，灵活设计燃气的喷出角度、一次风与二次风的喷出角度，以获得燃烧器出口处合适的火焰长度、火焰强度；U型出口处两侧设置的突然扩张平台也可以改变，以调整高温烟气回流空间的大小，进而控制局部高温氧化区范围，适应不同种类和结构的棒线钢材除锈防腐处理要求。助燃空气与中心燃气管上喷出的燃气形成不同角度的交叉射流，使少部分燃气与一次空气预混并燃烧，进而在U型出口处形成已燃高温烟气、新鲜燃气、未燃混合气、二次空气相互激烈掺混和卷吸的局部高温富燃氧化区，在此高温富燃氧化区进行棒线钢材高温氧化除锈防腐处理。本专利技术的特点是在线、快速处理，操作简便；矩形燃烧器可以根据需要多台串联组合，增加热处理的强度。附图说明图1是棒线钢材表面除锈防腐热处理方法所使用的矩形燃烧器的轴测三维结构示意图。图2是棒线钢材表面除锈防腐热处理方法所使用的矩形燃烧器U型出口结构示意图。图3是棒线钢材表面除锈防腐热处理方法所使用的矩形燃烧器的火焰结构示意图。 图4是表面锈蚀的Φ 14螺纹钢本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种棒线钢材表面除锈防腐热处理方法，其特征在于该方法包括以下内容：采用带有Ｕ型出口的矩形燃烧器作为处理装置，助燃空气通过多孔空气分布板均流后，进入带有Ｕ型出口的空气室内，助燃空气分成一次风和二次风，燃气通过燃气管上的喷出口斜向上喷出，喷腐热处理。口喷出的二次风与高温回流烟气形成激烈的卷吸、掺混、热量交换、直至燃烧，在Ｕ型出口处形成一个局部高温富燃区，高温富燃区温度为１３１０℃～１３５０℃，高温富燃区的空间宽度为被处理棒线材直径的５～８倍，利用高温富燃区，对棒线钢材表面进行快速除锈防出的角度用α表示，α＝３０°～４５°角，一次风从喷出口喷出，喷出的角度用β表示，β＝３５°～４５°，一次风与燃气在Ｕ型出口下部形成交叉射流进行预先混合，有少量燃气燃烧产生高温烟气，提供稳定的热源，而不断喷出的燃气，与未燃混合气、从二次风喷出
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢桂菊，李文忠，杨迪光，高洪滨，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：21
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