表面防锈性能良好的热轧棒材及其制备方法

摘要

本发明公开了一种表面防锈性能良好的热轧棒材及其制备方法，该热轧棒材化学成分按重量百分数比为：C：0.10~0.25%、Si：0.01~0.30%、Mn：0.50~1.60%、S≤0.030%、P≤0.030%、Ti：0.05~012%，其余为铁和不可避免的杂质；Ceq=0.35~0.55%。该方法通过优化优化、轧制工艺以及冷却水质的控制，使得生产出成本较低且能达到表面防锈性能良好的棒材。本发明的产品不仅完全满足国家标准的要求，而且具有良好的表面防锈能力，提高了企业的经济效益，增强了企业的竞争力。

权利要求

1.一种表面防锈性能良好的热轧棒材，其特征在于：所述棒材的化学成分按重量百分数比为：C：0.10%、Si：0.30%、Mn：0.50%、S：0.010%、P：0.012%、Ti：0.12%，其余为铁和不可避免的杂质；该钢同时还满足碳当量Ceq=0.53%，所述棒材表面氧化铁膜主要为Fe3O4，Fe3O4含量为80～95%，厚度为6～15μm。

2.一种权利要求1所述表面防锈性能良好的热轧棒材的制备方法，包括：铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、粗轧、中轧、精轧、穿水冷却和冷床风扇控冷降温，其特征在于：在所述粗轧、中轧和精轧中，开轧温度为1150℃、轧制速度控制在12.0m/s；在所述精轧中，精轧出口温度在950℃；在所述冷床风扇控冷降温中，冷床前段采用冷却速度为5～

30℃/S的风扇冷却降温，热轧棒材温度降至600℃时，自然冷却至室温，在所述穿水冷却过程中，冷却水中添加Na2CO3和NaOH任选一种或两种，pH值10.0。

说明书

表面防锈性能良好的热轧棒材及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于棒材的生产技术领域，具体地指一种表面防锈性能良好的热轧棒材及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着全国各地的建筑行业的蓬勃发展，棒材的使用量越来越大，但是在棒材长时间的陆路和水运过程中，以及长期堆放过程中，棒材表面容易出现锈蚀现象。为了避免出现锈蚀的现象，棒材生产厂家一般采用合理的生产组织以缩短棒材的储存周期，但是在实际的运输、使用过程中，周期一般较长，锈蚀情况依然比较严重，不能从根本上解决问题。棒材生产厂家有的是在后期使用防锈溶液，在棒材表面形成一层保护膜，由于防锈溶液价格昂贵，提高了生产成本，同时为了达到好的效果，需要对防锈溶液的成分和特性进行不断改进。

[0003] 如公开号为CN101104931A的中国发明专利申请报道了一种棒材防锈方法，本发明在穿水管中充满防锈溶液，压力通过压力调节阀调整，穿水管中棒材温度200~700℃，防锈溶液浓度2~9%，防锈溶液压力0.2~0.8MPa，可在0.1~0.5s内在棒材表面生成Fe3O4保护膜。如沈阳中科腐蚀控制中心研制的“高锰酸钾-单宁酸”防锈溶液，反应时间1/4s，可在300~650℃条件下使用。上海钢铁工艺技术研究所研制的一种催化剂采用Fe(OH）3的防锈溶液，适合在350~700℃温度范围内对钢材进行防锈处理，满足棒材在线防锈的需要。2009年7月魏洁等提出了在螺纹钢经过新型化学试剂FM处置，在表面生成一层致密光亮的防锈层，对钢筋起到很好的耐锈蚀保护作用。2008年许铁群等介绍了实验室模拟钢筋穿水试验，900℃加热5min，穿水处理1s，分别在处理剂中浸0.5s，然后冷床上冷却，现场采用喷淋工序，处理剂A配比为每升水中加入氧化剂5~10g/L、辅助钝化剂2~5g/L、表面活性剂
0.1~0.5g/L，处理剂2配比为每升水中加入固锈剂1~5g/L、表面活性剂0.1~0.5g/L，穿水钢筋氧化-钝化处理后表面生产致密均匀的Fe3O4氧化铁保护层，耐蚀性达到2min以上。上述相关的中文文献，防锈的主要思路在于轧后穿水冷却过程中或者在后期喷淋专门的防锈溶液或者钝化液。

[0004] 2009年M.Manna等介绍了以化学成分为C：0.18%、Si：0.35%、Mn：0.5%、P：0.03的钢为试验钢，实验室模拟获得磷酸盐涂层，用微观方法研究其耐腐蚀性能。2011年P. Ghods等提出了介绍了试验用钢化学成分C：0.26、Si：0.27、Mn：1.10、P：0.01、S：0.03、另外还含有Ni、Cr、Cu等化学元素，微观研究了轧制氧化铁皮及其氯化物诱导螺纹钢的钝化变化性。在现有的外文资料对棒材的耐腐蚀还是主要集中在添加了耐蚀的合金元素或者是在防腐涂层上。

[0005] 综上所诉，现有的棒材防锈技术主要集中在棒材轧后使用专门的防锈剂，形成防锈层。因此，需要开发出特有的防锈的化学试剂和特定的喷涂装置，或者是需要添加较昂贵的Ni、Cr、Cu等合金元素，增加耐锈蚀性能。这两种主要的防锈蚀方法，要么增加了棒材的生产成本，要么使生产过程变得复杂。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对上述不足，提供一种表面防锈性能良好的热轧棒材及其制造方法，实现条件较为简单，生产成本不高，并且能有效提升棒材的表面防锈能力。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明所设计的一种表面防锈性能良好的热轧棒材，其特征在于：所述棒材的化学成分按重量百分数比为：C：0.10~0.25%、Si：0.01~0.30%、Mn：0.50~1.60%、S：≤0.030%、P：≤0.030%、Ti：0.05~012%、其余为铁和不可避免的杂质；该钢同时还满足碳当量Ceq=0.35~0.55%。

[0008] 进一步地，所述棒材表面氧化铁膜主要为Fe3O4，Fe3O4含量为80~95%，厚度为6~15μm。

[0009] 上述表面防锈性能良好的热轧棒材的制备方法，包括：铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、粗轧、中轧、精轧、穿水冷却和冷床风扇控冷降温，其特征在于：在所述粗轧、中轧和精轧中，开轧温度为1000~1150℃；在所述精轧中，精轧出口温度在950~1050℃；在所述冷床风扇控冷降温中，冷床前段采用风扇冷却降温，热轧棒材温度降至550~700℃时，自然冷却至室温。

[0010] 作为优选方案，在所述粗轧、中轧和精轧的过程中，轧制速度控制在12.0m/s~25.0m/s。

[0011] 作为优选方案，在所述穿水冷却过程中，冷却水中添加碱性钝化剂，pH值7.5~10.0。

[0012] 作为优选方案，在所述穿水冷却过程中，碱性钝化剂为Na2CO3和NaOH任选一种或两种。

[0013] 作为优选方案，在所述冷床风扇控冷降温中，风扇冷却速度5~30℃/S。

[0014] 本发明优点：

[0015] 1）通过在碳素结构钢棒材的基础上的化学成分优化、轧制工艺以及冷却水质的控制，生产出成本较低，不需进行设备改造就能达到表面防锈性能良好的棒材。

[0016] 2）主要特点是一方面在棒材的生产工艺上进行控制轧制和冷却，另一方面在穿水冷却过程中并不需要专门或者特定的防锈剂或者钝化剂，本发明采用的碱性钝化剂Na2CO3或NaOH属于普通的物质，主要是调节冷却水的碱度，达到一定程度的氧分压。通过以上两个主要的特点，该生产工艺和方法节约资源，降低现有棒材防锈生产成本，与现有的棒材生产结合紧密，对轧制过程基本无影响，对设备要求不苛刻。

[0017] 3）生产出的棒材产品力学性能不仅完全满足国家标准的要求，而且具有良好的表面防锈能力，棒材表面呈黑色，生锈由控制前的大气条件下一个月，延长到在现在的三个月基本无锈提高了企业的经济效益，增强了企业的竞争力。

具体实施方式

[0018] 为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

[0019] 实施例1：

[0020] 轧制Ф12mm的具有表面防锈能力的HRB335棒材，共有18架轧机，其中粗轧机组6架，中轧机组6架，精轧机组6架。坯料的规格为200mm的方坯，经过开坯机开为规格150mm的方坯。采用方坯的化学成分质量百分比为C：0.18%、Si：0.18%、Mn：1.40%、S：0.015%、P：0.020%、其余为铁和不可避免的杂质；该钢同时还满足碳当量Ceq=0.48%。

[0021] 通过铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、粗轧 中轧、精轧、冷床风扇控冷步骤制成具有表面防锈能力的HRB335棒材。

[0022] 开轧温度为1000℃，轧制速度控制在25.0m/s。经过粗轧机组、中轧机组和精轧机组轧制，棒材在精轧出口温度控制在1050℃。棒材随后进入冷却器进行冷却，在冷却水中适当添加了Na2CO3，pH值为8.0。随后棒材在冷床上进行冷却，在冷床前段采用风扇加快冷却速度，冷却速度5℃/S，棒材温度降至700℃时，采用自然冷却，直至冷却到室温。

[0023] 在室温状态下对棒材各项力学性能指标进行检验，产品的各项性能指标全面满足国家标准GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》对相应级别的要求。棒材表面呈黑色，生锈由控制前的大气条件下一个月，延长到在现在的三个月基本无锈。

[0024] 实施例2：

[0025] 轧制Ф12mm的具有表面防锈能力的HRB400棒材，共有18架轧机，其中粗轧机组6架，中轧机组6架，精轧机组6架。坯料的规格为200mm的方坯，经过开坯机开为规格150mm的方坯。采用方坯的化学成分质量百分比wt%为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。其余为铁和不可避免的杂质；该钢同时还满足碳当量Ceq=0.55%。

[0026] 通过铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、粗轧 中轧、精轧、冷床风扇控冷步骤制成具有表面防锈能力的HRB400棒材。

[0027] 开轧温度为1050℃，轧制速度控制在18.0m/s。经过粗轧机组、中轧机组和精轧机组轧制，棒材在精轧出口温度控制在1000℃，。棒材随后进入冷却器进行冷却，在冷却水中适当添加了Na2CO3和NaOH，pH值为7.5。随后棒材在冷床上进行冷却，在冷床前段采用风扇加快冷却速度，冷却速度15℃/S，棒材温度降至650℃时，采用自然冷却，直至冷却到室温。

[0028] 在室温状态下对棒材各项性能指标进行检验，产品的各项性能指标全面满足国家标准GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》对相应级别的要求。表面呈黑色，生锈由控制前的大气条件下一个月，延长到在现在的三个月基本无锈。

[0029] 实施例3：

[0030] 轧制Ф12mm的具有表面防锈能力的HRB500棒材，共有18架轧机，其中粗轧机组6架，中轧机组6架，精轧机组6架。坯料的规格为200mm的方坯，经过开坯机开为规格150mm的方坯。采用方坯的化学成分质量百分比wt%为C：0.10%、Si：0.30%、Mn：0.50%、S：0.010%、P：0.012%、Ti：0.12%，其余为铁和不可避免的杂质；该钢同时还满足碳当量Ceq=0.53%。

[0031] 通过铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、粗轧 中轧、精轧、冷床风扇控冷步骤制成具有表面防锈能力的HRB500棒材。

[0032] 开轧温度为1150℃，轧制速度控制在12.0m/s。经过粗轧机组、中轧机组和精轧机组轧制，棒材在精轧出口温度控制在950℃。棒材随后进入冷却器进行冷却，在冷却水中适当添加了Na2CO3和NaOH，pH值为10.0。随后棒材在冷床上进行冷却，在冷床前段采用风扇加快冷却速度，冷却速度30℃/S，棒材温度降至600℃时，采用自然冷却，直至冷却到室温。

[0033] 在室温状态下对棒材各项性能指标进行检验，产品的各项性能指标全面满足国家