有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备与流程

1.本发明属耐候钢表面处理领域，尤其涉及一种有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备。


背景技术：

2.相对于碳钢而言，耐候钢具有良好的耐大气腐蚀性能，其主要原因是：耐候钢经过长期大气暴晒其表面上形成了稳定、致密的保护性锈层，阻碍了腐蚀介质的进入，而碳钢表面形成的锈层往往较为疏松，且存在大量的微裂纹，对基体的保护性较差。
3.目前，在自然环境下，耐候钢形成稳定的保护性锈层需要4年及以上的时间，并且耐候钢在形成稳定化锈层之前，在早期常常出现锈层颜色不均、锈液流挂、锈渣飞扬等现象，影响周围环境及观感。但是，经过4年或更长时间，表面锈层稳定后，耐候钢能显现出具有很强的厚重感的深褐色或咖啡色外观，具有很强的复古艺术气息，深受人们喜爱；而且该颜色能经多年不变，能很好的阻碍腐蚀介质的进一步深入，阻止腐蚀的发生。
4.现有技术主要集中于快速成锈及锈层稳定化溶液配方等方面，例如：申请号为86103534，公开了一种钢的耐候性防锈膜快速形成法，该专利文献所公开的技术方案实际是对日本已有方法的优化，采用栲胶替代了成本较高的单宁酸。公开号为cn103173754a公开了一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂制备方法，该处理剂由25～45％的醇酸清漆、4～12％的焦磷酸铜、2～10％的铬酸钡、1～14％的fe3o4、20～50％的fe2o3、1～10％的溶剂油和0.5～5％的分散剂组成。上述的技术方案虽然在国内获得一些小规模的应用，但往往针对加工好的耐候钢材质产品进行现场处理，存在较大局限性，具体如下：
5.(1)处理的时间往往需要至少1到2天的时间，这是由于处理前需要进行脱脂清洗等复杂的前处理，而且还需要多次喷专门的药水然后再喷水，这导致处理过程费时费力；
6.(2)成锈效果对于施工人员的技术水平有一定的要求，若施工人员的技术水平不够，则会容易出现锈色不均、流淌等问题，影响外观；
7.(3)上述技术在施工时对于场地环境有一定的要求，需要专门的场地堆放样品，对大型建筑物进行现场施工容易污染周边环境，并且需要专门的设备进行施工。
8.相比而言，针对带锈产品的技术并不多；例如：中国专利cn207512973u公开了一种耐气候腐蚀钢板的结构，该专利文献所涉及的产品虽然是带锈层的耐候钢产品，但是其必须在锈板基础上涂装使用。公开号为cn103459670a公开了一种特别是在海岸地域等大气盐雾含量多的严重腐蚀环境下，在无涂装的状态下耐腐蚀性也优异的带锈层的钢材，然而在该技术所公开的技术方案中，材料并不是一开始服役就有稳定锈层，而是在自然环境下自然生成锈层并逐渐稳定，因而，并没有解决稳定化之前颜色不均、不稳定，以及淌黄锈和掉锈渣等问题。
9.综合而言，目前之所以没有成熟的相关带锈产品出现，是因为快锈时间、生产效率和产线长度之间的矛盾；现有的快锈技术最多能将快锈时间压缩至1小时，如申请号cn201810620156.8所述；但即便是将快锈处理时间压缩至极限的30分钟内，也难以实现产
品的连续在线处理。以现有热轧带钢低至10米/分钟的行进速度计算，完成产品处理也需要长达300米的生产线。如果按热轧带钢常规45米/分钟的行进速度，所需要的产线长度将达到惊人的1350米。受厚度规格的限制，常规热轧带钢尤其是厚度超过6mm的热轧产品往往难以通过活套形式采用垂直式产线布局来节约占地。带锈耐候钢板最主要的用户是耐候钢桥，采用的产品规格多为6mm以上中厚热轧钢板。这也就意味着，要实现钢板在线处理带锈出厂，至少需要长达300米的占地，几乎不可能实现。或者就需要将走速放慢至1米/分钟乃至更低，将严重影响生产效率。
10.基于此，期望一种新的制造方法及生产设备，该制造方法和设备可在有限空间内在耐候钢板表面批量连续自动生成均匀稳定锈层，解决成锈时间、生产效率和产线占地之间的矛盾。


技术实现要素：

11.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备，采用化学处理方法对耐候钢板进行表面处理，完成耐候钢板在自然环境下需要3～6个月才能完成的成锈过程和自然环境下需要4～8年才能完成的锈层稳定化过程；本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备的显著优势是，通过对有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备的特殊设计来节省空间，可在10～20米的产线范围内完成对100米/分钟走速的耐候钢板的连续在线处理。
12.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
13.本发明第一方面提供了一种有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于，利用化学方法在线完成钢板的成锈处理，使钢板表面生成均匀锈层，然后在钢板表面喷淋锈层快速稳定化试剂，在线完成钢板锈层的快速稳定化过程，最终实现在有限空间内完成钢板的成锈及锈层稳定化处理。
14.优选地，该处理方法采用钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备对钢板进行处理，具体包括以下步骤：
15.s1，来料，将连续带钢横切成统一长度的钢板后，所述钢板经传送辊在线传送至钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备来料区的固定支架上，并通过所述固定支架将所述钢板固定；
16.s2，侧立，所述固定支架及钢板在传送机构的带动下沿传送轨道抬起并旋转90
°
，所述钢板的上表面与前一固定支架接触后，所述前一固定支架将所述钢板锁紧，完成钢板的侧立作业；
17.s3，氧化及晾干，完成侧立后的钢板进入到处理区，在所述处理区的成锈剂喷淋区内，向所述钢板表面喷淋成锈剂，待钢板晾干后成锈剂中的氧化剂将钢板表面的fe原子氧化成fe
2+
离子；
18.s4，湿润及晾干，经所述步骤s3处理后的钢板进入到处理区的湿润及晾干区，反复向所述钢板喷水并通压缩空气加速晾干，使得钢板表面生成铁锈形成锈层，钢板表面变成黄色或黄棕色；
19.s5，稳定化及晾干，经所述步骤s4处理后的钢板进入到所述处理区的稳定化及晾干区，向所述钢板表面喷淋锈层稳定化试剂并晾干，完成钢板锈层的稳定化，锈层变为褐色
或咖啡色；
20.s6，烘干，经所述步骤s5处理后的钢板通过辐射加热或热风烘烤方式加速钢板及锈层中水分的挥发；
21.s7，放平，待钢板及锈层中的水分挥发后，后一固定支架松开所述钢板，所述钢板在传送机构的带动下与所述前一固定支架缓慢放平，直接被传送辊接住；
22.s8，送料，所述钢板被传送辊接触后，所述前一固定支架松开所述钢板，所述钢板被传送辊送走。
23.优选地，所述步骤s3中，所述成锈剂中含有氧化性强于fe
2+
离子的金属阳离子氧化剂；和/或
24.所述步骤s5中，所述锈层稳定化试剂包含可溶于水中的磷酸盐；和/或
25.所述步骤s5中，所述锈层稳定化试剂包含强氧化剂。
26.优选地，所述步骤s3中，所述金属阳离子氧化剂为cu
2+
氧化剂或fe
3+
氧化剂；和/或
27.所述步骤s5中，所述磷酸盐为mg(h2po4)2、nah2po4或kh2po4；和/或
28.所述步骤s5中，所述强氧化剂kmno4或kclo3。
29.优选地，所述有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法中所产生的废液通过所述钢板在线成锈及锈层稳定化处理的循环利用槽收集；和/或
30.所述步骤s8完成后，所述前一固定支架向下旋转并通过传送装置传送至来料区，进行下一次处理。
31.优选地，所述有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法中，定期向所述循环利用槽中添加还原性酸，将废液转化为成锈剂中的fe
3+
氧化剂。
32.优选地，所述钢板在处理区内的行走速度v为：
[0033][0034]
其中，v0为侧立前钢板来料的行进速度，单位为m/min；
[0035]
a为钢板沿来料行进方向的长度，单位为m；
[0036]
d为侧立后的钢板之间的间距，单位为m。
[0037]
本发明第二方面提供了一种用于完成本发明第一方面所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，包括：
[0038]
设备本体；
[0039]
传送装置，其包括设于所述设备本体上的传送轨道和传送机构；所述传送轨道与所述设备本体的底部垂直设置，所述传送轨道上依次分布有来料区、侧立区、处理区、放平区、出料区和循环区；
[0040]
多个固定支架，该固定支架用于支撑和锁紧钢板，并在传送机构的作用下带动钢板沿所述传送轨道运动；
[0041]
多组喷淋机构，设于所述传送轨道处理区的上方，用于对所述传送轨道上的钢板进行喷淋处理；
[0042]
多组吹扫机构，设于所述传送轨道处理区的上方，用于对所述传送轨道上喷淋处理后的钢板进行吹扫；
[0043]
烘干机构，设于所述传送轨道处理区的上方，用于对待出料的钢板进行烘干处理；
[0044]
循环利用槽，设于所述传送轨道的下方，用于收集钢板以及固定支架上流淌下来废液。
[0045]
优选地，所述固定支架包括用于支撑钢板的受力杆、分设于受力杆两端的锁紧机构以及对称设于所述受力杆两面的缓冲机构；
[0046]
所述受力杆的两面均设有锁紧机构，所述锁紧机构用于将钢板固定在所述受力杆上。
[0047]
优选地，所述锁紧机构、所述缓冲机构均采用可伸缩结构。
[0048]
优选地，所述传送轨道呈椭圆形跑道状设置，该传送轨道由两个直线轨道以及对称设于所述直线轨道两端的圆弧轨道构成；
[0049]
所述来料区和所述出料区对称设于所述圆弧轨道内；所述处理区、所述循环区分设于两个直线轨道内，所述处理区设于所述循环区的上方。
[0050]
优选地，所述处理区内依次设有成锈剂喷淋区、湿润及晾干区、稳定化及晾干区和烘干区；
[0051]
所述多组喷淋机构分设于所述成锈剂喷淋区、湿润及晾干区以及稳定化及晾干区的顶部；
[0052]
所述多组吹扫机构分设于所述湿润及晾干区和稳定化及晾干区的顶部；
[0053]
所述烘干机构设于所述烘干区的顶部。
[0054]
优选地，所述循环利用槽包括设于所述进料区和成锈剂喷淋区下方的第一循环利用槽和设于所述湿润及晾干区、稳定化及晾干区、烘干区和出料区下方的第二循环利用槽。
[0055]
本发明所提供的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备，具有以下有益效果：
[0056]
1、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备，可实现耐候钢表面的快速成锈处理，并且该设备的流水线占地极小，具体工序流水线长度与钢板长度及厚度比值有关，按10米长、4～6cm厚耐候钢钢板计，采用本发明技术的工序流水线场地仅为不采用本专利技术的常规处理线的1％，可在10米
×
20米的有限空间内完成对走速达100m/min的各种尺寸规格耐候钢板进行同步快速成锈处理；
[0057]
2、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法所制得的裸用耐候钢具有均匀的锈层，避免了现有技术中的耐候钢在使用过程中锈层形成缓慢，且形成初期时锈层容易发生锈层颜色不均、淌黄锈、掉锈渣等问题；
[0058]
3、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法可在线利用流水线设备对钢板进行快速成锈处理，其工艺以及物料成本远低于涂装；
[0059]
4、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法对耐候钢材进行快速成锈处理时，仅需采用常规的盐和少量的清水处理即可，过程中物质均参与反应，无排放，制造过程安全环保；
[0060]
5、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法所制备的具有锈层的裸用耐候钢在进行焊接时仅需打磨出坡口即可进行焊接，而且焊接后无需进行任何处理即可正常服役，焊缝在服役过程中会自然形成保护性锈层，并在最终锈层稳定后与其他部位浑然一体，如对早期外观有较高要求，也可对焊缝进行简单的快速成锈处理；
[0061]
6、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，实现了废液的循环
利用，环保性更好的同时还可节约物料成本，经济性兼顾；
[0062]
7、本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，生产的锈板为统一尺寸的标准锈板，可方便后续的包装、运输以及使用。
附图说明
[0063]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0064]
图1为本发明有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备的结构示意图；
[0065]
图2为通过增重法评价本发明所制备的裸用耐候钢耐腐蚀性的户外暴晒实验装置示意图；
[0066]
图3为通过户外暴晒处理实验所获得的本发明制备的裸用耐候钢以及未经本发明处理的同种耐候钢的腐蚀增重速率曲线。
具体实施方式
[0067]
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0068]
本发明所提供的一种有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，利用化学方法在线完成钢板的成锈处理，使钢板表面生成均匀锈层，然后在钢板表面喷淋锈层快速稳定化试剂，在线完成钢板锈层的快速稳定化过程，最终实现在有限空间内完成钢板的成锈及锈层稳定化处理；具体而言，该方法可在线完成耐候钢板在自然环境下需要3～6个月才能完成的成锈过程，并通过流水线自动处理在-线完成自然环境下需要4～8年才能完成的锈层稳定化过程，本发明的显著优势是通过钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备来节省空间，可在10～20米的产线范围内完成对100米/分钟走速的耐候钢板的连续在线处理。
[0069]
结合图1所示，本发明的方法，通过来料
→
侧立
→
氧化及晾干
→
湿润及晾干
→
稳定化及晾干
→
烘干
→
放平
→
送料工序，全自动批量完成对钢板的在线成锈及锈层稳定化处理，过程中通过直立排水外加加速空气流通等手段大大缩短晾干时间，将整个工序时间压缩到10～40min内，本发明的方法具体步骤如下：
[0070]
s1，来料，首先将连续带钢横切成统一长度的钢板1后，钢板1经传送辊在线传送至钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备来料区的固定支架2的正上方，待钢板1停稳后，固定支架2在传送机构的带动下抬起至与钢板1下平面接触，然后固定支架2上的锁紧机构8自动伸出并锁紧固定钢板1，钢板1下方的固定支架2与固定支架2上的缓冲机构9托住钢板1；
[0071]
s2，侧立，固定支架2及钢板1在传送机构的带动下沿传送轨道3缓慢抬起并旋转90
°
，直至钢板1的上表面与前一固定支架2及其上的缓冲机构9接触后，前一固定支架2的锁紧机构8自动伸出并将钢板1锁紧，确保钢板1始终处于后一固定支架2与前一固定支架2的控制中，完成钢板1的侧立作业；其中固定支架2上的锁紧机构8和缓冲机构9均可伸缩，可根据不同板厚、板宽自动调节适应；
[0072]
s3，氧化及晾干，完成侧立后的钢板1在传送机构的带动加进入到处理区，在处理区的成锈剂喷淋区c内上方的喷淋机构4启动，开始向钢板1表面喷淋成锈剂10，待钢板1晾干后成锈剂10中的氧化剂夺取钢板1表面铁原子的自由电子，使之成为fe
2+
离附着在钢板1
表面，即将钢板1表面的fe原子氧化成fe
2+
离子，此时钢板1表面变成绿色或红棕色；其中成锈剂10中含有能将钢板1表面铁原子氧化成亚铁离子的氧化剂，比如氧化性强于fe
2+
离子的金属阳离子氧化剂，如cu
2+
氧化剂或fe
3+
氧化剂等；
[0073]
s4，湿润及晾干，经步骤s3处理后的钢板1在传送机构的带动下仪器进入到下个流程，即进入到处理区的湿润及晾干区d，该区域顶部的喷淋机构4和吹扫机构5启动，开始反复向钢板1喷水并通压缩空气12加速晾干，通过上述过程促使钢板1表面附着的fe
2+
离子发生水解变成铁的氢氧化物及其水合物沉淀，之后铁的氢氧化物及其水合物沉淀在压缩空气12下脱水并与压缩空气12中的氧反应逐步变成铁锈，即通过上述过程使得钢板1表面生成铁锈形成锈层，此时，钢板1表面变成黄色或黄棕色；
[0074]
s5，稳定化及晾干，经步骤s4处理后的钢板1在传送机构的带动下进入到下一流程，即进入到处理区的稳定化及晾干区e，该区域上方的喷淋机构4和吹扫机构5启动，向钢板1表面喷淋锈层稳定化试剂13并通过压缩空气12加速晾干，利用锈层稳定化试剂13堵塞钢板1早期锈层孔洞及微裂纹以帮助锈层封闭，直至完成钢板1锈层的稳定化，此时，锈层变为褐色或咖啡色；其中锈层稳定化试剂13包含可可堵塞钢板1早期锈层孔洞及微裂纹以帮助锈层封闭的成份比如可溶于水的磷酸盐类试剂，比如mg(h2po4)2、nah2po4、kh2po4；锈层稳定化试剂13还可包含加速锈层固相转变使γ-feooh迅速转变为α-feooh的成份，推荐强氧化剂如kmno4、kclo3；锈层稳定化试剂13一方面通过磷酸盐封闭钢板1表面锈层上的孔洞及裂纹增强其耐蚀性，另一方面通过试剂加速γ-feooh向α-feooh的转变，实现锈层的快速稳定化。
[0075]
s6，烘干，经步骤s5处理后的钢板1进入烘干区f，其上方的烘干机构6通过辐射加热或热风烘烤方式加速钢板1及锈层中水分的挥发；比如烘干机构6中通入热风14对钢板1及锈层进行处理等。
[0076]
s7，放平，待钢板1及锈层中的水分挥发后，钢板1后一固定支架2的锁紧机构松开钢板1的边部，钢板1在传送机构的带动下与前一固定支架2缓慢放平，直接被传送辊接住；
[0077]
s8，送料，钢板1被传送辊接触后，前一固定支架2的锁紧机构8松开钢板1的边部，钢板1被传送辊送走。
[0078]
当钢板1送走后，前一固定支架2向下旋转至循环区，前一固定支架2通过传送机构传送至来料区，进行下一次处理；在循环区域内，可通过其上方(传送轨道3中间的非轨道区)安装多组喷淋机构4对固定支架2持续喷水，清洗其表面的锈迹。上述有限空间内钢板1在线成锈及锈层稳定化处理方法中所产生的废液通过所述钢板1在线成锈及锈层稳定化处理的循环利用槽7收集；其中钢板1上流淌下来的成锈剂10通过进料区a和成锈剂喷淋区c下方的第一循环利用槽7a收集并循环再利用，锈层稳定化试剂13通过湿润及晾干区d、稳定化及晾干区e、烘干区f和出料区h下方的第二循环利用槽7b收集并循环再利用，而流淌下的铁锈可通过定期向循环利用槽7内添加还原性酸置换成fe
3+
离子后循环再利用，还原性酸可为稀盐酸或其他还原性酸，利用还原性酸置换铁锈中的氧，使之成为成锈剂10中的fe
3+
阳离子氧化剂。
[0079]
上述处理过程中，钢板1在处理区内的行走速度v为：
[0080]
[0081]
其中，v0为侧立前钢板1来料的行进速度，单位为m/min；
[0082]
a为钢板1沿来料行进方向的长度，单位为m；
[0083]
d为侧立后的钢板1之间的间距，单位为m。
[0084]
因此，本发明的处理方法，可大大缩短产线长度，产线长度l由下式决定：
[0085][0086]
其中，v0为侧立前钢板1来料的行进速度，单位为m/min；a为钢板1沿来料行进方向的长度，单位为m；b为钢板1宽度，单位为m；d为侧立后的钢板1之间的间距，单位为m；t为表面处理工序总时间。
[0087]
经过上述处理，耐候钢表面具有均匀稳定锈层，早期锈层腐蚀增重率仅为未经处理同种材料的50％以内。本发明处理后的耐候钢锈层含有α-feooh，户外暴晒15天的锈层拉曼光谱中就已经有明显的α-feooh峰，且峰高大于5cps，与户外暴晒八年样板相当。
[0088]
结合图1所示，上述有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法所采用的设备包括设备本体、传送装置、多个固定支架2、多组喷淋机构4、多组吹扫机构5、烘干机构6和循环利用槽7。
[0089]
结合图1所示，传送装置包括设于设备本体上的传送轨道3和传送机构；传送轨道3采用直立设置，与设备本体的底部垂直设置，传送轨道3上依次分布有来料区、侧立区b、处理区、放平区g、出料区h和循环区。在优选的实施例中，传送轨道3呈椭圆形跑道状设置，该传送轨道3由两个直线轨道以及对称设于直线轨道两端的圆弧轨道构成；其中来料区和出料区h对称设于圆弧轨道内；处理区、循环区分设于两个直线轨道内，处理区设于循环区的上方。在处理区内依次设有成锈剂喷淋区c、湿润及晾干区d、稳定化及晾干区e和烘干区f；其中多组喷淋机构4分设于成锈剂喷淋区c、湿润及晾干区d以及稳定化及晾干区e的顶部，成锈剂喷淋区c顶部设置的喷淋机构4用于对钢板1喷淋成锈剂10；湿润及晾干区d顶部设置的喷淋机构4用于对钢板1喷淋清水11，稳定化及晾干区e顶部设置的喷淋机构4用于对钢板1喷淋锈层稳定化试剂13；多组吹扫机构5分设于湿润及晾干区d和稳定化及晾干区e的顶部，此区域顶部设置的吹扫机构5用于对钢板1进行晾干；烘干机构6设于烘干区f的顶部，该烘干机构6可采用辐射加热或热风烘烤方式加速钢板1及锈层的水分挥发。
[0090]
结合图1所示，多个固定支架2用于支撑和锁紧钢板1，并在传送机构的作用下带动钢板1沿传送轨道3运动；在具体的实施例中，固定支架2包括用于支撑钢板1的受力杆、分设于受力杆两端的锁紧机构8以及对称设于受力杆两面的缓冲机构9；其中受力杆的两面均设有锁紧机构8，锁紧机构8用于将钢板1固定在受力杆上；以来料区的固定支架2为例，受力杆的上面和下面均设置有锁紧机构，受力杆上面或下面的锁紧机构8均可将钢板1锁紧在固定支架2上。受力杆上的锁紧机构8、缓冲机构9均采用可伸缩结构，可根据不同厚度、宽度的钢板1自动适应调节。
[0091]
结合图1所示，多组喷淋机构4设于传送轨道3处理区的上方，用于对传送轨道3上的钢板1进行喷淋处理，比如喷淋成锈剂10或清水11。
[0092]
结合图1所示，多组吹扫机构5设于传送轨道3处理区的上方，用于对传送轨道3上喷淋处理后的钢板1进行吹扫；
[0093]
结合图1所示，烘干机构6设于传送轨道3处理区的上方，用于对待出料的钢板1进
行烘干处理；该烘干机构6可采用辐射加热或热风烘烤方式将钢板1及锈层中的水分挥发。
[0094]
结合图1所示，循环利用槽7设于传送轨道3的下方，用于收集钢板1以及固定支架2上流淌下来废液；其中循环利用槽7包括设于进料区a、成锈剂喷淋区c和湿润及晾干区d下方的第一循环利用槽7a和设于稳定化及晾干区e、烘干区f和出料区h下方的第二循环利用槽7b；第一循环利用槽7a主要用于收集成锈剂喷淋区c内钢板1上流淌下成锈剂10和清水11；第二循环利用槽7b主要用于收集钢板1上流淌下的锈层稳定化试剂13、铁锈和清水11。其中循环区上方设有多个喷淋机构4，多个喷淋机构4具体沿传送轨道3中部无轨道区域横向设置在循环区的上方，主要用于对循环区的固定支架2进行持续喷水，清洗固定支架2表面的锈迹。
[0095]
下面结合具体的例子对本发明的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备作进一步介绍。
[0096]
实施例
[0097]
实施例中以bc550钢板为例，采用本发明所提供的钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备对连续带钢进行处理，具体过程如下：
[0098]
s1，来料：首先将连续带钢横切成统一长度的钢板，钢板经传送辊传送至固定支架的正上方停稳，之后固定支架在传送机构的带动下抬起至与钢板下表面接触，而后固定支架位于钢板边部的伸缩式锁紧机构自动伸出并锁紧固定钢板，钢板下方固定支架的受力杆及缓冲机构托住钢板。
[0099]
s2，侧立：固定支架及其上的钢板在传送机构的带动下缓慢抬起并旋转90度，直至钢板的另一面与前一固定支架的受力杆及缓冲机构接触，前一支架边部的伸缩式锁紧机构伸出并锁紧钢板，确保钢板始终处于前后固定支架的控制中，完成侧立作业。固定支架的锁紧机构及缓冲机构均可伸缩，可根据不同板厚、板宽自动调节适应。
[0100]
s3，氧化及晾干：钢板及固定支架完成侧立操作之后，喷淋机构启动，开始向钢板喷洒一层快速成锈剂，待晾干后成锈剂中的氧化剂成份夺取钢板表面铁原子的自由电子，使之成为fe
2+
离子附着于钢板表面，钢板表面变成绿色或红棕色。
[0101]
s4，湿润及晾干：在传送机构的带动下和固定支架一起进入下一流程，喷淋机构开始反复向钢板喷洒水并启动吹扫机构通压缩空气加速晾干，通过该过程促使钢板表面附着的fe
2+
离子发生水解变成铁的氢氧化物及其水合物沉淀，之后脱水并于空气中的氧反应逐步变成铁锈，钢板变成黄色或黄棕色。
[0102]
s5，稳定化及晾干：钢板表面生成铁锈变成黄色或黄棕色之后，在传送机构的带动下和固定支架一起进入下一流程，喷淋机构开始反复向钢板喷洒锈层稳定化试剂并晾干，直至完成稳定化，锈层变成褐色或咖啡色。
[0103]
s6，烘干：钢板完成锈层稳定化之后自动进入下一流程，烘干机构启动，通过辐射加热或热风烘烤方式加速钢板及锈层中水份的挥发。
[0104]
s7，放平：钢板及锈层中水份全部挥发之后，后一固定支架的位于钢板边部的紧固机构松开钢板，钢板在传送机构的带动下与前一固定支架一同缓慢放平，直至被传送辊接住。
[0105]
s8，送料：钢板被传送辊接住之后，前一固定支架位于钢板边部的紧固机构松开，钢板被传送辊送走。
[0106]
s9循环：完成处理后，固定支架继续向下旋转并被传送机构传送至钢板入口位置(即来料区)，进行下一次处理。在循环过程中可通过喷淋机构持续对固定支架喷水，清洗固定支架表面的锈迹。整个处理过程中产生的废液被分别收集，钢板上流淌下来的快锈剂和锈层稳定试剂分别被第一循环利用槽和第二循环利用槽回收并循环再利用，流淌的锈水进入回收槽后被还原性酸置换成fe
3+
循环再利用。
[0107]
实施例1-8中涉及的具体工艺参数如表1所示，下述快锈剂溶液的浓度均为百分比；
[0108]
将上述实施例中生产的bc550带锈样板(试验板)与bc550裸板(对照板)进行户外暴晒实验，对从样板上脱落的杂质及腐蚀产物定期称重。图2为暴晒样板与收集装置的示意图，样板(试验板、对照版)悬挂于烧杯的上方，样板一条对角线和水平方向平行另一条对角线与竖直方向成45度角倾斜的方式进行悬挂，烧杯用于收集从样板脱落的腐蚀产物及其他杂质，样板竖直方向投影全部位于烧杯口竖直方向投影范围内，以确保所有从样板脱落的物质都进入烧杯。对照板和试验板放置方式和所处环境均保持高度一致。选择在中国上海(大气平均盐雾含量低于0.05mg*nacl/dm2/day)进行暴晒，上架时间为当年9月，结束时间为当年11月，定期测量样板及装置总增重，如图3所示。可见，经过本发明的方法进行稳定化处理的样板在早期2个月内的腐蚀增重仅为未处理裸板的50％以内，在暴晒15天后，刮取样板表面锈粉，对锈粉进行拉曼光谱分析，可知对应的拉曼光谱中已经有明显的α-feooh峰，且峰高大于5cps，与户外暴晒八年样板相当，显著优于暴晒1-2年的锈层。
[0109]
表1实施例中主要的工艺参数
[0110][0111]
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

技术特征：
1.一种有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于，利用化学方法在线完成钢板的成锈处理，使钢板表面生成均匀锈层，然后在钢板表面喷淋锈层快速稳定化试剂，在线完成钢板锈层的快速稳定化过程，最终实现在有限空间内完成钢板的成锈及锈层稳定化处理。2.根据权利要求1所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于，该处理方法采用钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备对钢板进行处理，具体包括以下步骤：s1，来料，将连续带钢横切成统一长度的钢板后，所述钢板经传送辊在线传送至钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备来料区的固定支架上，并通过所述固定支架将所述钢板固定；s2，侧立，所述固定支架及钢板在传送机构的带动下沿传送轨道抬起并旋转90
°
，所述钢板的上表面与前一固定支架接触后，所述前一固定支架将所述钢板锁紧，完成钢板的侧立作业；s3，氧化及晾干，完成侧立后的钢板进入到处理区，在所述处理区的成锈剂喷淋区内，向所述钢板表面喷淋成锈剂，待钢板晾干后成锈剂中的氧化剂将钢板表面的fe原子氧化成fe
2+
离子；s4，湿润及晾干，经所述步骤s3处理后的钢板进入到处理区的湿润及晾干区，反复向所述钢板喷水并通压缩空气加速晾干，使得钢板表面生成铁锈形成锈层，钢板表面变成黄色或黄棕色；s5，稳定化及晾干，经所述步骤s4处理后的钢板进入到所述处理区的稳定化及晾干区，向所述钢板表面喷淋锈层稳定化试剂并晾干，完成钢板锈层的稳定化，锈层变为褐色或咖啡色；s6，烘干，经所述步骤s5处理后的钢板通过辐射加热或热风烘烤方式加速钢板及锈层中水分的挥发；s7，放平，待钢板及锈层中的水分挥发后，后一固定支架松开所述钢板，所述钢板在传送机构的带动下与所述前一固定支架缓慢放平，直接被传送辊接住；s8，送料，所述钢板被传送辊接触后，所述前一固定支架松开所述钢板，所述钢板被传送辊送走。3.根据权利要求2所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述成锈剂中含有氧化性强于fe
2+
离子的金属阳离子氧化剂；和/或所述步骤s5中，所述锈层稳定化试剂包含可溶于水中的磷酸盐；和/或所述步骤s5中，所述锈层稳定化试剂包含强氧化剂。4.根据权利要求3所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述金属阳离子氧化剂为cu
2+
氧化剂或fe
3+
氧化剂；和/或所述步骤s5中，所述磷酸盐为mg(h2po4)2、nah2po4或kh2po4；和/或所述步骤s5中，所述强氧化剂kmno4或kclo3。5.根据权利要求2所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在
于：所述有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法中所产生的废液通过所述钢板在线成锈及锈层稳定化处理的循环利用槽收集；和/或所述步骤s8完成后，所述前一固定支架向下旋转并通过传送机构传送至来料区，进行下一次处理。6.根据权利要求5所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于，所述有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法中，定期向所述循环利用槽中添加还原性酸，将废液转化为成锈剂中的fe
3+
氧化剂。7.根据权利要求2所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法，其特征在于：所述钢板在处理区内的行走速度v为：其中，v0为侧立前钢板来料的行进速度，单位为m/min；a为钢板沿来料行进方向的长度，单位为m；d为侧立后的钢板之间的间距，单位为m。8.一种用于完成权利要求1～7任一项所述的有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，包括：设备本体；传送装置，其包括设于所述设备本体上的传送轨道和传送机构；所述传送轨道与所述设备本体的底部垂直设置，所述传送轨道上依次分布有来料区、侧立区、处理区、放平区、出料区和循环区；多个固定支架，该固定支架用于支撑和锁紧钢板，并在传送机构的作用下带动钢板沿所述传送轨道运动；多组喷淋机构，设于所述传送轨道处理区的上方，用于对所述传送轨道上的钢板进行喷淋处理；多组吹扫机构，设于所述传送轨道处理区的上方，用于对所述传送轨道上喷淋处理后的钢板进行吹扫；烘干机构，设于所述传送轨道处理区的上方，用于对待出料的钢板进行烘干处理；循环利用槽，设于所述传送轨道的下方，用于收集钢板以及固定支架上流淌下来废液。9.根据权利要求8所述的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，所述固定支架包括用于支撑钢板的受力杆、分设于受力杆两端的锁紧机构以及对称设于所述受力杆两面的缓冲机构；所述受力杆的两面均设有锁紧机构，所述锁紧机构用于将钢板固定在所述受力杆上。10.根据权利要求9所述的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，所述锁紧机构、所述缓冲机构均采用可伸缩结构。11.根据权利要求8所述的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，所述传送轨道呈椭圆形跑道状设置，该传送轨道由两个直线轨道以及对称设于所述直线轨道两端的圆弧轨道构成；
所述来料区和所述出料区对称设于所述圆弧轨道内；所述处理区、所述循环区分设于两个直线轨道内，所述处理区设于所述循环区的上方。12.根据权利要求11所述的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，所述处理区内依次设有成锈剂喷淋区、湿润及晾干区、稳定化及晾干区和烘干区；所述多组喷淋机构分设于所述成锈剂喷淋区、湿润及晾干区、稳定化及晾干区以及循环区的顶部，所述成锈剂喷淋区顶部的喷淋机构向所述钢板表面喷淋成锈剂，所述稳定化及晾干区顶部的喷淋机构向所述钢板表面喷淋锈层稳定化试剂，所述循环区顶部的喷淋机构对所述固定支架喷水；所述多组吹扫机构分设于所述湿润及晾干区和稳定化及晾干区的顶部；所述烘干机构设于所述烘干区的顶部。13.根据权利要求11所述的钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备，其特征在于，所述循环利用槽包括设于所述进料区、成锈剂喷淋区和湿润及晾干区下方的第一循环利用槽和设于所述稳定化及晾干区、烘干区和出料区下方的第二循环利用槽。

技术总结
本发明公开了一种有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理方法及设备，利用化学方法在线完成钢板的成锈处理，使钢板表面生成均匀锈层，然后在钢板表面喷淋锈层快速稳定化试剂，在线完成钢板锈层的快速稳定化过程，最终实现在有限空间内完成钢板的成锈及锈层稳定化处理。本发明通过对有限空间内钢板在线成锈及锈层稳定化处理设备的特殊设计来节省空间，可在10～20米的产线范围内完成对100米/分钟走速的耐候钢板的连续在线处理。走速的耐候钢板的连续在线处理。走速的耐候钢板的连续在线处理。


技术研发人员：吴玮巍 周庆军 李育霖 张华伟 雷同 郎丰军 刘明亮
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/7