热轧钢筋的分段阶梯型冷却控制氧化铁皮结构的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于社钢技术领域，特别是设及一种热社钢筋的分段阶梯型冷却控制氧化 铁皮结构的方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内热社带肋钢筋的生产工艺基本分为两个类型，一个是传统的热社后自然 冷却生产工艺，另一个是热社后强穿水冷却工艺，前者需要在钢筋中添加一定量的强化合 金元素，其带肋钢筋的抗诱蚀性较好，但合金成本较高；后一种工艺生产的钢筋，节约了合 金成本，合金添加量大幅减少，但是存在的马氏体环焊接软化和穿水后表面红诱的问题，其 抗诱蚀性能差，已经严重影响后续的使用，用户甚至提出退货或者降价销售的要求，尤其是 出口国外的钢筋对表面质量要求更严格。
[0003] 针对困扰企业的钢筋社后强穿水后的诱蚀问题，国内外主要是在穿水钢筋外面增 加覆盖层，包括金属锻层、纯化层、化学转化层、憐化、有机涂层等。由于综合考虑性价比，大 多采用新型的冷却工艺方法、在线喷涂防诱剂和阻诱剂来抑制穿水钢筋表面红诱的生成。 一些企业积极的探索研究在线或离线对钢筋表面喷涂防诱剂的技术，运些技术由于不成 熟、不实用、投入改造成本高或造成环境污染等原因没有被行业认可和推广使用。由于国内 钢筋主要W焊接为主，重点工程及大中型工程都严格要求不允许出现马氏体组织。
[0004] 穿水冷却工艺造成的表层马氏体环和表面红色诱层问题一直未得到解决，成为困 扰我国热社高强度钢筋性能质量的重大技术障碍，迫切需要一种适合热社高强度钢筋均匀 强化的新型冷却技术，可W在避免泽火马氏体环出现的前提下，获得所需的力学性能，同时 防止钢筋表面红诱的形成。钢铁研究总院研究团队通过钢筋氧化铁皮结构控制技术获得了 良好的耐大气腐蚀效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种热社钢筋的分段阶梯型冷却控制氧化铁皮结构的方法， 通过社制和冷却工艺的优化来获得致密的氧化铁皮结构，W解决社后强穿水工艺生产的钢 筋在大气中的诱蚀速度和诱蚀程度严重的问题，达到一段时间内（销售周期内）缓解生诱的 目标。本发明既保证了带肋钢筋的力学性能，又避免了传统社后强穿水冷却工艺对钢筋表 面氧化铁皮层的破坏，改善了热社钢筋的抗诱蚀性能。
[0006] 为达到上述目的，工艺及控制的技术参数如下：
[0007] (1)所述钢筋化学成分的重量百分比为C:0.20%-0.25%，Si:0.30%-0.60%，Mn: 0.90%-1.40%，V:0-0.02% ,Cr:0-0.25%，P< 0.035%，S< 0.040%，其余为铁及不可避免 的杂质。
[000引（2)冶炼连铸工艺为常规工艺，主要是控制成分和夹杂物，为社制提供符合国标要 求的合格连铸巧；
[0009] (3)社钢生产，钢巧加热溫度为1100°c-115(rc，钢巧出炉溫度为1050°c-110(rc， 开社溫度为1000 °C-1080 °C，终社溫度为1000 °C-1050 °C ;
[0010] (4)终社后钢筋WlOm/s~15m/s速度运行并且对溫度在lOOOrW上的钢筋表面进 行快速冷却处理，即VcDDling^ IOOtVs;采用快冷-返溫-快冷-返溫循环的分段阶梯型控制 冷却方法，获得降溫-返溫的优化冷却路径，使高溫高速运行着的钢筋在Is至3s内通过水和 水雾混合组成的冷却段时，利用水的蒸发带走大量汽化潜热，从而快速冷却后返溫至目标 溫度600~980°C;根据用户对组织、力学性能W及缓生诱的需求，社后冷却过程中同时施行 氧化铁皮结构控制工艺。
[0011] (5)氧化铁皮结构控制工艺:应用分段阶梯型冷却工艺控制表面和屯、部最大溫差 为200~400°C;氧化铁皮厚度均匀控制在10~30WI1;氧化铁皮结构是一定比例的FeO+20~ 50%化地4;在冷却过程中改善表面氧化皮的组成和结构的同时，保证结构的致密完整性。
[0012] 氧化铁皮结构控制工艺主要技术关键如下：
[0013] (a)缩小表面和屯、部的溫差:分段阶梯型冷却工艺控制表面和屯、部最大溫差为200 ~400°C，远低于穿水冷却溫差(500~700°C)，且溫降过程不是一次性冷却完成的，而是通 过小范围内不断降溫-返溫-降溫-返溫的衰减式银齿形冷却过程来逐步缩小表面和屯、部的 溫差，从而实现材料的整体降溫，使得表面与屯、部的显微组织更加细小均匀；
[0014] (b)提高氧化铁皮厚度和组成:氧化铁皮厚度均匀控制在10~30WH;氧化铁皮结构 是一定比例的化0+20~50%化3化。采取降低水汽压力、高速气流层内提高换热效率、破坏蒸 汽膜、调整氧分压等措施，提高氧化铁皮中Fe3〇4的比例，避免Fe2〇3的生成或者减少其生成 量，改善表面氧化铁皮形貌及结构；
[0015] (C)保证氧化铁皮的致密性和完整性:外层生成化0+化3化的氧化铁皮，减小打击压 力和热应力造成的氧化铁皮破坏程度，保证氧化铁皮的完整性，最终获得要求的氧化铁皮 表面形貌和外层结构来达到延缓生诱的目的。
[0016] (d)控制FeO的共析反应程度：当溫度下降到570°C W下时，在贫氧区形成了单质Fe 晶核，同时在富氧区出现Fes化的形核，二者共同形成一个共析反应产物的晶核。共析反应产 物的晶核形成后继续长大，最后形成了片层状的化地4/Fe共析转变产物，破坏了结构的完整 性。当控制钢筋表面不发生先共析转变和共析转变，就能获得较好的耐大气腐蚀效果。
[0017] (e)冷却后上冷床返溫溫度的控制:通过控制分段阶梯型冷却工艺，可W实现表面 溫度的柔性化控制，根据用户对显微组织的要求(是否允许出现回火索氏体环），控制钢筋 表面返溫溫度在600~980°C范围内，实现组织多样化控制；
[0018] 本发明的优点及创新点在于：
[0019] (1化原有热社带肋钢筋HRB335成分的基础上，优化了 (：、51論、￥合金元素的加入 量，大幅减少了Mn、V合金元素的加入量，合金成本大幅降低；
[0020] (2)通过控制分段阶梯型冷却工艺，实现降溫-返溫-降溫-返溫循环的冷却过程， 用小范围内不断降溫-返溫-降溫-返溫的衰减式银齿形冷却方式，来代替常规穿水工艺的 一次性冷却方式，逐步缩小表面和屯、部的溫差；
[0021] (3)通过采取分段阶梯型冷却优化工艺，提高高速气流层内的换热效率、打破蒸汽 膜、控制表面不发生先共析转变和共析转变等措施，使得钢筋氧化铁皮厚度在10~30WI1;同 时提高氧化铁皮中Fe3〇4的比例，获得20~50%Fe3〇4,改善表面氧化铁皮的形貌、结构和完 整性，实现在销售周期内延缓生诱和改善显微组织结构的目标。
[0022] (4)表面溫度的柔性化控制：根据用户对显微组织的要求，控制表面返溫溫度在 600~980°C范围内，获得GB1499.2-2007所需的各项技术指标要求，同时实现钢筋的低成本 强化和延缓生诱。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的分段阶梯型冷却工艺不同冷却时间表面和屯、部的实测溫降曲线 图。
[0024] 图2是实施例1中