专利名称：提高轧制钢材耐腐蚀性的处理方法
技术领域：
本发明涉及提高轧制钢材尤其是钢筋、预应力钢材等耐腐蚀性的处理方法，该方法是在轧制钢材上镀有色金属层，最好采用镀锌层，即先除去轧制钢材在轧制温度下的氧化皮，然后在防止形成新的氧化皮的条件下，在热轧制钢材上镀有色金属层。
轧制钢产品可用作建筑业中的结构钢，本文所述主要用作钢筋，用作预应力混凝土和减少地锚和硬岩层锚杆应力的预应力钢材。
在用于混凝土结构件的钢筋时，是作为松散钢筋用于钢筋混凝土，用于地锚或硬岩层锚杆时是作为预应力钢筋或拉杆，在应用于该领域情况下，钢筋和混凝土之间一般都相互结合。在混凝土中掺入钢筋后即被混凝土密实包住，钢筋混凝土和预应力混凝土中的钢筋和混凝土立即结合。预应力混凝土的结合，还需将水泥砂浆注入保持预应力元件纵向运动所需的预应力孔道中。
在混合混凝土时，由于水泥中含有石灰微粒的溶液，会形成pH12以上的碱性溶液。结果导致在钢筋表面形成氧化铁的覆盖层，使钢筋表面钝化，防止表面腐蚀。但由于静力学原因以及结构原因，钢筋大多是在构件的边缘，与外层保持一定的最小距离，即所谓混凝土重叠。由于空气污染和桥梁上用以清除冰雪所用的溶解盐日益增多，溶于该介质中的氯在不完全但常常是完全形成混凝土重叠时，就有可能浸蚀钢筋，破坏钢筋的钝化层，直接腐蚀钢筋。地锚和硬岩层锚杆的拉杆也存在类似情况，由于潮湿的土壤，水分和酸性土壤成分造成腐蚀影响。由于这些原因，对建筑业中所用轧制钢产品需要另外采取防腐蚀措施。
在金属上尤其是在黑色金属上镀以薄薄的锌层用作防锈层已为公众普遍了解，在这方面还掌握了各种不同的方法。其中热镀锌法就是将需要防护部分浸在熔化锌槽中，需要时还可与铝熔化。人们还将硫酸盐-氢氧化钾电镀槽、Sulfatchlorid-氢氧化钾电镀槽或氰化钾-氢氧化钾电镀槽用于电镀锌。采用液态金属喷射法镀金属层也已为人们所知，即将线状或粉末状金属加到喷枪内，通过氧与燃烧气体混合熔化并通过压缩空气雾化后喷射。所有这些方法都需要相当资金，尤其对采用连续操作过程所制造的大量长型产品如钢筋或预应力钢材而言，化费人力和资金则更大。而且需要镀层的产品在镀层前，先要进行净化，轧制钢产品尤其是在轧制过程中已粘连着的氧化皮必须除去，这通常采用喷砂、酸洗或类似的处理方法来完成。
公众还知道另一种方法可用于连续轧制的轧制件，即轧制件经轧制后直接除去氧化皮，在防止形成新的氧化皮和利用轧制热量的条件下镀上耐腐蚀层，如锌层(US-PS2442485)。在这种情况下，在最后的轧机机座上去除氧化皮，这是由于轧制件兼有明显的断面压缩率和延伸率，从而将很脆的氧化皮破碎，使轧制件脱离轧机机座时基本上没有氧化皮。为了保持这种状态，轧制件在以980至760℃的温度脱离轧机机座以后，通过一个封闭的充满脱氧气体最好是一氧化碳的气体室，在该室中一氧化碳燃烧成为二氧化碳。然后轧制件经过另一个置有粉末状锌室，由于轧制件的温度将锌粉熔化，所以被镀上锌层。因为经过镀层的轧制件在脱离该室时的温度约为700至600℃，所以镀层后必须迅即冷却，以防止已经镀上的锌粉燃烧成为氧化锌。
上述方法也需相当的资金。保持去除氧化皮的轧制件表面的清洁，由于受到脱氧气体气氛的限制，在以适宜方式密封的室内，不仅脱氧气氛的供给和保持受到限制，而且轧制件在镀层后迅速用其他介质进行冷却之前，维持相应的温度也受到限制。
基于这样的背景，本发明的任务在于将轧制钢产品在轧制后立即连续操作，利用轧制热量进行镀层，而且使采用本发明所需操作和设备的费用均保持在尽可能低的水平上。
解决本发明任务的途径是将轧制钢材经轧制后紧接着用高压水冲去氧化皮，去除氧化皮后为防止形成新的氧化皮，用水将钢材的表面快速冷却到600℃以下后进行镀层。
本发明的优点主要在于去除氧化皮和防止形成新的氧化皮，其冷却所用的介质都是水，最佳冷却是将轧制温度冷却到可进行镀层。为此，本方法的各个步骤或处理过程均是在继轧制过程后接着进行的，也就是说均可在轧制速度条件下进行，使已经镀层的最终产品与正常的不经后处理的轧制产品以相同的轧制方法离开生产线。
用高压水冲击钢材表面以去除氧化皮是利用这样一个事实，在轧制过程中粘附在轧制钢材上的氧化皮，在最后的轧机机座中轧制件发生形变，例如在由椭圆截面向圆截面转变过程中已经松弛，当轧制件脱离轧机机座后，很容易彻底去除氧化皮。高压水的压力应超过200巴，优先采用300至400巴，如果需要，也可提高到1000巴左右。要求处理的时间很短，即轧制钢材通过喷咀后的温度降低得并不显著。
在大约900至1000℃的轧制温度下用高压水去除氧化皮时，根据本发明继用水处理后，再继续用同一介质处理，使氧化皮温度尽快降低到600℃以下，即所达到的温度不能形成新的氧化皮，但能进行镀层。为此，根据本发明可将轧制钢材通过水槽或用水喷射。镀耐腐蚀层的适宜温度酌情而定。例如采用纯铝时，温度约为560-570℃，采用纯锌时，温度约为415℃，采用合金时，温度介乎二者之间。根据本发明能很容易将各种所需的合金用于镀层，因为从轧制温度至完全冷却将经历各个不同的温度范围。
镀防护层可采用任意方法进行。用有色金属镀层时，可喷射熔化的粉末，但也可将轧制钢材通过装有熔融有色金属的槽。
在轧制钢材经水处理除去氧化皮后，能够防止形成新的氧化皮，则在镀上防护层后至轧制钢材完全冷却，就是该防护层起着这种防护作用。在有些情况下，在镀锌防护层上还可再涂上合成树脂防护层，例如涂上附加防护用的环氧树脂。这一步骤在本发明方法中利用余热即可完成，毫无任何困难。
因为按本发明方法，轧制钢材经水处理去除氧化皮后冷却，但这个处理也可用水进行调质操作。例如其中的一个方法称为“表面预先淬火”法，该方法可用于可焊接的低碳混凝土钢筋，即进行水处理时使轧制钢材在“表面预先淬火”后就形成由马氏体和贝氏体构成的表面，在以后冷却时，保持在钢材心部的热量不会使表面部分的回火经过贝氏体阶段，在用作预应力钢的高碳钢情况下，进行水处理时将终轧温度为860-1060℃的钢材进行淬火，使表面层中完全形成马氏体结构，这是由于热平衡，在淬火过程开始后的2-6秒钟内，表面层的温度达400-500℃。因此，按本发明方法进行冷却的一个特殊优点就是有利于提高钢的强度。
本发明的另一个优点还在于全部操作步骤都是紧接在轧制操作后继续进行的，而且各个处理阶段均在最后轧机机座的下游。由于钢坯需要强制性间歇轧制至脱离最后的轧机机座，在这种条件下，如果预先将钢坯焊接，使轧制成为连续轧制，则本发明的方法自然具有特殊的优越性。采用公知的钢坯快速闪光对焊法在脱离炉子或三辊轧机机架与精轧机系列的第一个孔型之间进行焊接，本发明的方法将以其特殊优越性而获得成功。
权利要求
1.提高轧制钢材尤其是钢筋、预应力钢材等耐腐蚀性的处理方法，该方法是先在轧制温度下除去轧制钢材上的氧化皮，在防止形成新的氧化皮条件下，在热轧钢材上镀有色金属层，最好镀锌层，其特征在于轧制钢材在轧制后即用高压水冲击，除去氧化皮，除去氧化皮后迅速用水将钢材表面温度冷却至600℃以下，以防止形成新的氧化皮，然后进行镀层。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于高压水的压力为200巴以上至1000巴左右，优先采用300-400巴。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于轧制钢材通过水槽。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于用水喷射轧制钢材。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于采用喷射粉末状的有色金属进行镀层。
6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于轧制钢材采用装有熔化的有色金属的槽进行镀层。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于在上述镀层上还可涂上合成树脂层，例如环氧树脂。
8.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于轧制钢材的冷却采用淬火方式，使淬火后立即出现由马氏体和贝氏体构成的表面层，在以后进行冷却时仍保持在钢材中心的热量引起表面层的回火。
全文摘要
为了在轧制钢材表面镀上有色金属如锌的防护层，以提高轧制钢材的耐腐蚀性，建议在轧制过程以后将由轧制温度下的轧制钢材用高压水去除氧化皮，紧接着在防止形成新的氧化皮条件下，用水迅速冷却至适宜于热镀防护层的温度，然后镀上防护层。本发明的优点在于去除氧化皮和防止产生新的氧化皮均用同一介质即水进行冷却，这样冷却可使轧制温度用于镀层，并获得最佳程度。本发明方法的各个步骤或处理过程都是继轧制过程后接着进行的，即可在轧制速度下进行，使已经镀过防护层的最终产品与正常的不经后处理的轧制产品一样脱离生产线。
文档编号C21D8/08GK1031724SQ88106460
公开日1989年3月15日 申请日期1988年8月31日 优先权日1987年9月1日
发明者马克斯·艾歇尔 申请人:马克斯艾歇尔钢铁冶炼公司