[发明专利]一种热浸镀铝法连续制备耐腐蚀工字钢的方法及其装置

说明书

本发明公开了一种热浸镀铝法连续制备耐腐蚀工字钢的方法及其装置，该方法室将工字钢基体在该装置中自下往上通过融化的加有稀土的高纯铝的熔池中，保持熔融液体在熔点以上的温度范围内，利用熔液的粘性和表面张力作用下在工字钢基体表面覆盖上一层铝镀层，然后利用气刀工艺对热浸镀层进行喷吹和减厚，最后通过在热处理炉经过热处理后得到镀层与工字钢基体结合力良好的耐蚀性工字钢。利用工字钢快速通过高纯铝加适量稀土熔液热浸镀上一层铝镀层，然后经过热处理工艺来获得具有优异耐蚀性能的工字钢，具有操作简单、高效、可连续制备的特点，因此可大幅度降低制备成本。

技术领域

本发明涉及一种制备具有高耐腐蚀性能的工字钢的方法及其装置，属于冶金技术与材料科学领域。

背景技术

工字钢也称为钢梁，是截面为工字形状的长条钢材,可分普通工字钢和轻型工字钢，是异种截面形状为工字型的型钢，广泛用在支撑结构、结构型材、格栅地板、栏杆、电缆分线架、工具手柄、变电所结构、天桥和工作平台等方面。但是,每年因为腐蚀而损失了大量的工字钢。目前世界范围内,主要还是采用浸锌钢进行防腐蚀，但是锌镀层与钢基体的结合强度不好，而且耐腐蚀性能也不够理想，因此限制了其应用。因此，开发高耐蚀性能的工字钢材料具有非常重要的经济意义。

目前，对耐蚀性工字钢的制备方法进行了很多研究，提出了多种制备工艺，如钢液添加稀土法、稀土硼共渗法、稀土碳共渗法、热浸镀锌法、PCVD法、电沉积法等。但是上述方法在生产工艺的可控性、成本及环保等方面仍有待进一步的改进。目前主要用于耐蚀性工字钢的生产主要是热浸镀锌工艺，但是但存在制备的工字钢基体与锌镀层的结合力不够强，起皮现象严重，同时由于锌的化学活性比较高，在大气环境下的耐蚀性能不够理想等缺陷。因此，开发廉价高效的耐蚀工字钢制备方法仍然是亟待解决的关键问题。

镀铝钢材具有优越的耐蚀性，良好的外观，又具有钢的强度，镀铝层比较致密，耐热性远远好于热浸锌层，在耐高温腐蚀方面，热浸镀铝层更显出优良特性。热浸镀铝层在各种大气条件下的耐蚀性均高于热浸镀锌层，其使用寿命是热浸镀锌钢材的5～8倍，在H₂S，Na₂S等强腐蚀性介质中也表现出优良的耐腐蚀性能。同时抗高温氧化性相当于18-8耐热不锈钢，在450℃以下可以长期使用,不改变颜色。所以，钢镀铝后不仅把铝的耐蚀性和钢的强度结合起来，而且还赋予此材料新的性能-耐热性，是一种具有综合性能的复合金属材料。热浸镀铝工字钢以其优异的耐蚀性能和广阔的应用前景吸引着科技工作者进行大量的研究和开发工作，其制备工艺的发展和成熟以及能否经济有效地生产，是热浸镀铝工字钢走向商业化广泛应用的关键，也一直是研究工作的重点。但是，热镀铝与热镀锌相似，即将表面清洁的金属材料浸在熔融的锌液中，利用界面发生的物理化学反应，在表面形成一层金属铝或锌的过程。在热浸镀的过程中，在铝或锌液中需安置一个沉没辊作为一个无传动的转向辊,热浸镀锌温度一般在440-460℃，对沉没辊材料要求不是非常苛刻，但是，在更高的温度下进行热浸镀高熔点物质来获得所需材料则非常困难，特别是对材料纯净度要求非常苛刻的功能材料，热浸镀铝则需700℃以上，同时，沉没辊与带钢的相对滑动会造成钢材表面摩擦划痕也将会严重影响到带钢的表面质量。此外，纯铝的粘度较大，而且表层氧化比较严重，加入一定量的稀土元素可以增加熔液的流动性，同时得到的组织更加细化，耐蚀性能显著提高。

自上世纪90年代以来，随着电磁封阀的技术的发展与成熟，采用无接触的电磁封技术代替传统热浸镀装置的熔池中的沉没辊已经在工业上取得了一定的应用，即借助电磁封阀技术，就可以实现无沉没辊热浸镀工艺。因此，对该领域的现有技术进行创造性的研究和改进，是十分有前景的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可连续制备耐蚀性工字钢的制备方法及装置，利用工字钢快速通过高纯铝加适量稀土熔液热浸镀上一层铝镀层，然后经过热处理工艺来获得具有优异耐蚀性能的工字钢，具有操作简单、高效、可连续制备的特点，因此可大幅度降低制备成本。

本发明的技术方案如下：