專利名稱：表面防銹性能良好的熱軋棒材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于棒材的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種表面防銹性能良好的熱軋棒材及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全國(guó)各地的建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，棒材的使用量越來越大，但是在棒材長(zhǎng)時(shí)間的陸路和水運(yùn)過程中，以及長(zhǎng)期堆放過程中，棒材表面容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。為了避免出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，棒材生產(chǎn)廠家一般采用合理的生產(chǎn)組織以縮短棒材的儲(chǔ)存周期，但是在實(shí)際的運(yùn)輸、使用過程中，周期一般較長(zhǎng)，銹蝕情況依然比較嚴(yán)重，不能從根本上解決問題。棒材生產(chǎn)廠家有的是在后期使用防銹溶液，在棒材表面形成一層保護(hù)膜，由于防銹溶液價(jià)格昂貴，提高了生產(chǎn)成本，同時(shí)為了達(dá)到好的效果，需要對(duì)防銹溶液的成分和特性進(jìn)行不斷改 進(jìn)。如公開號(hào)為CN101104931A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)報(bào)道了一種棒材防銹方法，本發(fā)明在穿水管中充滿防銹溶液，壓力通過壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)整，穿水管中棒材溫度20(T70(TC，防銹溶液濃度2、％，防銹溶液壓力0. 2^0. 8MPa，可在0. f 0. 5s內(nèi)在棒材表面生成Fe3O4保護(hù)膜。如沈陽中科腐蝕控制中心研制的“高錳酸鉀-單寧酸”防銹溶液，反應(yīng)時(shí)間l/4s，可在30(T65(TC條件下使用。上海鋼鐵工藝技術(shù)研究所研制的一種催化劑采用Fe(OH) 3的防銹溶液，適合在35(T700°C溫度范圍內(nèi)對(duì)鋼材進(jìn)行防銹處理，滿足棒材在線防銹的需要。2009年7月魏潔等提出了在螺紋鋼經(jīng)過新型化學(xué)試劑FM處置，在表面生成一層致密光亮的防銹層，對(duì)鋼筋起到很好的耐銹蝕保護(hù)作用。2008年許鐵群等介紹了實(shí)驗(yàn)室模擬鋼筋穿水試驗(yàn)，900°C加熱5min，穿水處理ls，分別在處理劑中浸0. 5s，然后冷床上冷卻，現(xiàn)場(chǎng)采用噴淋工序，處理劑A配比為每升水中加入氧化劑5 10g/L、輔助鈍化劑2飛g/L、表面活性劑0. ro. 5g/L，處理劑2配比為每升水中加入固銹劑I飛g/L、表面活性劑0. ro. 5g/L，穿水鋼筋氧化-鈍化處理后表面生產(chǎn)致密均勻的Fe3O4氧化鐵保護(hù)層，耐蝕性達(dá)到2min以上。上述相關(guān)的中文文獻(xiàn)，防銹的主要思路在于軋后穿水冷卻過程中或者在后期噴淋專門的防銹溶液或者鈍化液。2009 年 M. Manna 等介紹了以化學(xué)成分為 C :0. 18%、Si :0. 35%、Mn :0. 5%、P :0. 03 的鋼為試驗(yàn)鋼，實(shí)驗(yàn)室模擬獲得磷酸鹽涂層，用微觀方法研究其耐腐蝕性能。2011年P(guān). Ghods等提出了介紹了試驗(yàn)用鋼化學(xué)成分C :0. 26, Si :0. 27,Mn :1. 10, P :0. 01、S :0. 03、另外還含有Ni、Cr、Cu等化學(xué)元素，微觀研究了軋制氧化鐵皮及其氯化物誘導(dǎo)螺紋鋼的鈍化變化性。在現(xiàn)有的外文資料對(duì)棒材的耐腐蝕還是主要集中在添加了耐蝕的合金元素或者是在防腐涂層上。綜上所訴，現(xiàn)有的棒材防銹技術(shù)主要集中在棒材軋后使用專門的防銹劑，形成防銹層。因此，需要開發(fā)出特有的防銹的化學(xué)試劑和特定的噴涂裝置，或者是需要添加較昂貴的Ni、Cr、Cu等合金元素，增加耐銹蝕性能。這兩種主要的防銹蝕方法，要么增加了棒材的生產(chǎn)成本，要么使生產(chǎn)過程變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足，提供一種表面防銹性能良好的熱軋棒材及其制造方法，實(shí)現(xiàn)條件較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本不高，并且能有效提升棒材的表面防銹能力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種表面防銹性能良好的熱軋棒材，其特征在于所述棒材的化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)比為C :0. 10 0. 25%、Si :0. 01 0. 30%、Mn 0. 50 1. 60%、S :彡0. 030%, P S 0. 030%, Ti :0. 05 012%、其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；該鋼同時(shí)還滿足碳當(dāng)量Ceq=O. 35 0. 55%。進(jìn)一步地，所述棒材表面氧化鐵膜主要為Fe3O4, Fe3O4含量為80 95%，厚度為6 15 u m0 上述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、加熱、粗軋、中軋、精軋、穿水冷卻和冷床風(fēng)扇控冷降溫，其特征在于在所述粗車U中軋和精軋中，開軋溫度為100(Tll5(TC ;在所述精軋中，精軋出口溫度在95(Tl050°C ；在所述冷床風(fēng)扇控冷降溫中，冷床前段采用風(fēng)扇冷卻降溫，熱軋棒材溫度降至55(T700°C時(shí)，自然冷卻至室溫。作為優(yōu)選方案，在所述粗軋、中軋和精軋的過程中，軋制速度控制在12.0m/s 25. 0m/so作為優(yōu)選方案，在所述穿水冷卻過程中，冷卻水中添加堿性鈍化劑，pH值7. 5 10. O。作為優(yōu)選方案，在所述穿水冷卻過程中，堿性鈍化劑為Na2CO3和NaOH任選一種或兩種。作為優(yōu)選方案，在所述冷床風(fēng)扇控冷降溫中，風(fēng)扇冷卻速度5 30°C /S。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)I)通過在碳素結(jié)構(gòu)鋼棒材的基礎(chǔ)上的化學(xué)成分優(yōu)化、軋制工藝以及冷卻水質(zhì)的控制，生產(chǎn)出成本較低，不需進(jìn)行設(shè)備改造就能達(dá)到表面防銹性能良好的棒材。2)主要特點(diǎn)是一方面在棒材的生產(chǎn)工藝上進(jìn)行控制軋制和冷卻，另一方面在穿水冷卻過程中并不需要專門或者特定的防銹劑或者鈍化劑，本發(fā)明采用的堿性鈍化劑Na2CO3或NaOH屬于普通的物質(zhì)，主要是調(diào)節(jié)冷卻水的堿度，達(dá)到一定程度的氧分壓。通過以上兩個(gè)主要的特點(diǎn)，該生產(chǎn)工藝和方法節(jié)約資源，降低現(xiàn)有棒材防銹生產(chǎn)成本，與現(xiàn)有的棒材生產(chǎn)結(jié)合緊密，對(duì)軋制過程基本無影響，對(duì)設(shè)備要求不苛刻。3)生產(chǎn)出的棒材產(chǎn)品力學(xué)性能不僅完全滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且具有良好的表面防銹能力，棒材表面呈黑色，生銹由控制前的大氣條件下一個(gè)月，延長(zhǎng)到在現(xiàn)在的三個(gè)月基本無銹提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
具體實(shí)施例方式為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例I :軋制0n2mm的具有表面防銹能力的HRB335棒材，共有18架軋機(jī)，其中粗軋機(jī)組6架，中軋機(jī)組6架，精軋機(jī)組6架。坯料的規(guī)格為200_的方坯，經(jīng)過開坯機(jī)開為規(guī)格150_的方坯。采用方坯的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C :0. 18%、Si :0. 18%、Mn :1. 40%、S :0. 015%、P :0. 020%、其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；該鋼同時(shí)還滿足碳當(dāng)量Ceq=O. 48%。 通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、加熱、粗軋中軋、精軋、冷床風(fēng)扇控冷步驟制成具有表面防銹能力的HRB335棒材。開軋溫度為1000°C，軋制速度控制在25. Om/s。經(jīng)過粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組和精軋機(jī)組軋制，棒材在精軋出口溫度控制在1050°C。棒材隨后進(jìn)入冷卻器進(jìn)行冷卻，在冷卻水中適當(dāng)添加了 Na2CO3,pH值為8. O。隨后棒材在冷床上進(jìn)行冷卻，在冷床前段采用風(fēng)扇加快冷卻速度，冷卻速度5°C /S，棒材溫度降至700°C時(shí)，采用自然冷卻，直至冷卻到室溫。在室溫狀態(tài)下對(duì)棒材各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)全面滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1499. 2-2007《鋼筋混凝土用鋼第二部分熱軋帶肋鋼筋》對(duì)相應(yīng)級(jí)別的要求。棒材表面呈黑色，生銹由控制前的大氣條件下一個(gè)月，延長(zhǎng)到在現(xiàn)在的三個(gè)月基本無銹。 實(shí)施例2 軋制0>12_的具有表面防銹能力的HRB400棒材，共有18架軋機(jī)，其中粗軋機(jī)組6架，中軋機(jī)組6架，精軋機(jī)組6架。坯料的規(guī)格為200_的方坯，經(jīng)過開坯機(jī)開為規(guī)格150_的方坯。采用方坯的化學(xué)成分質(zhì)量百分比被％為C :0. 25%,Si :0. 10%、Mn :1. 60%,S :0. 002%、P :0. 030%、Ceq :0. 55，Ceq=C+Mn/6+ (Cr+V+Mo) /5+ (Cu+Ni)/15。其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；該鋼同時(shí)還滿足碳當(dāng)量Ceq=O. 55%。通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、加熱、粗軋中軋、精軋、冷床風(fēng)扇控冷步驟制成具有表面防銹能力的HRB400棒材。開軋溫度為1050°C，軋制速度控制在18. Om/s。經(jīng)過粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組和精軋機(jī)組軋制，棒材在精軋出口溫度控制在1000°c，。棒材隨后進(jìn)入冷卻器進(jìn)行冷卻，在冷卻水中適當(dāng)添加了 Na2COjPNaOH, pH值為7. 5。隨后棒材在冷床上進(jìn)行冷卻，在冷床前段采用風(fēng)扇加快冷卻速度，冷卻速度15°C /S，棒材溫度降至650°C時(shí)，采用自然冷卻，直至冷卻到室溫。在室溫狀態(tài)下對(duì)棒材各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)全面滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1499. 2-2007《鋼筋混凝土用鋼第二部分熱軋帶肋鋼筋》對(duì)相應(yīng)級(jí)別的要求。表面呈黑色，生銹由控制前的大氣條件下一個(gè)月，延長(zhǎng)到在現(xiàn)在的三個(gè)月基本無銹。實(shí)施例3 軋制0>12_的具有表面防銹能力的HRB500棒材，共有18架軋機(jī)，其中粗軋機(jī)組6架，中軋機(jī)組6架，精軋機(jī)組6架。坯料的規(guī)格為200_的方坯，經(jīng)過開坯機(jī)開為規(guī)格150_的方坯。采用方坯的化學(xué)成分質(zhì)量百分比被％為C :0. 10%,Si :0. 30%、Mn :0. 50%,S :0. 010%、P 0. 012%、Ti 0. 12%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；該鋼同時(shí)還滿足碳當(dāng)量Ceq=O. 53%。
通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、加熱、粗軋中軋、精軋、冷床風(fēng)扇控冷步驟制成具有表面防銹能力的HRB500棒材。開軋溫度為1150°C，軋制速度控制在12. Om/s。經(jīng)過粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組和精軋機(jī)組軋制，棒材在精軋出口溫度控制在950°C。棒材隨后進(jìn)入冷卻器進(jìn)行冷卻，在冷卻水中適當(dāng)添加了 Na2CO3和NaOH，pH值為10. O。隨后棒材在冷床上進(jìn)行冷卻，在冷床前段采用風(fēng)扇加快冷卻速度，冷卻速度30°C /S，棒材溫度降至600°C時(shí)，采用自然冷卻，直至冷卻到室溫。在室溫狀態(tài)下對(duì)棒材各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)全面滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1499. 2-2007《鋼筋混凝土用鋼第二部分熱軋帶肋鋼筋》對(duì)相應(yīng)級(jí)別的要求。表面 呈黑色，生銹由控制前的大氣條件下一個(gè)月，延長(zhǎng)到在現(xiàn)在的三個(gè)月基本無銹。
權(quán)利要求
1.ー種表面防銹性能良好的熱軋棒材，其特征在于所述棒材的化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)比為C 0. 10 0· 25%、Si 0. ΟΓΟ. 30%、Mn :0· 50 1· 60%、S 彡 O. 030%、P 彡 O. 030%、Ti O.05 012%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；該鋼同時(shí)還滿足碳當(dāng)量Ceq=O. 35、. 55%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面防銹性能良好的熱軋棒材，其特征在于 所述棒材表面氧化鐵膜主要為Fe3O4, Fe3O4含量為80 95%，厚度為6 15 μ m。
3.—種權(quán)利要求I所述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、加熱、粗軋、中軋、精軋、穿水冷卻和冷床風(fēng)扇控冷降溫，其特征在于在所述粗軋、中軋和精軋中，開軋溫度為1000 1150で；在所述精軋中，精軋出口溫度在95(T105(TC ;在所述冷床風(fēng)扇控冷降溫中，冷床前段采用風(fēng)扇冷卻降溫，熱軋棒材溫度降至55(T700°C時(shí)，自然冷卻至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，其特征在于在所述粗軋、中軋和精軋的過程中，軋制速度控制在12. 0m/s^25. Om/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，其特征在于在所述穿水冷卻過程中，冷卻水中添加堿性鈍化劑，PH值7. 5^10. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，其特征在于在所述穿水冷卻過程中，堿性鈍化劑為Na2CO3和NaOH任選ー種或兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，其特征在于在所述冷床風(fēng)扇控冷降溫中，風(fēng)扇冷卻速度5 30°C /S。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述表面防銹性能良好的熱軋棒材的制備方法，其特征在于在所述冷床風(fēng)扇控冷降溫中，風(fēng)扇冷卻速度5 30°C /S。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面防銹性能良好的熱軋棒材及其制備方法，該熱軋棒材化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)比為C0.10~0.25%、Si0.01~0.30%、Mn0.50~1.60%、S≤0.030%、P≤0.030%、Ti0.05~012%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；Ceq=0.35~0.55%。該方法通過優(yōu)化優(yōu)化、軋制工藝以及冷卻水質(zhì)的控制，使得生產(chǎn)出成本較低且能達(dá)到表面防銹性能良好的棒材。本發(fā)明的產(chǎn)品不僅完全滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且具有良好的表面防銹能力，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)C21D8/06GK102690991SQ20121019336
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者劉洋, 楊奕, 汪水澤, 汪榮, 蔣揚(yáng)虎, 譚文, 陳麗娟, 韓斌 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司