CN110318057B - 一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液、其制备方法及应用 - Google Patents

一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液、其制备方法及应用，涉及热轧轧制中防锈处理技术领域，该防锈液包括微乳液、磷酸混合液和二甲基二氯硅烷，其中，所述微乳液以丙二醇为溶剂，含有葡萄糖和脂肪酸甲酯；所述磷酸混合液以0.5～2wt.％的磷酸溶液为溶剂，含有月桂酸单酯、棕榈酸单酯和硬脂酸三酯。该防锈液可对冷成型热轧酸洗高强钢进行长效防锈，处理后的冷成型热轧酸洗高强钢，具有良好的力学性能的同时，还具有良好的防锈效果，运行操作简单，生产处理成本较低，属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。

Description

一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于热轧轧制中防锈处理技术领域，具体涉及一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液、其制备方法及应用。
背景技术
作为我国的基础产业，钢铁工业自改革开放以来，快速发展，近年来一直处于高速发展阶段，钢年产量增幅在15％～22％。
冷成型热轧酸洗高强钢由于具有强度高、加工性能优良等优点，在很多汽车等生产厂家得到大量应用。
由当前的热轧酸洗高强钢的化学成分与生产工艺得到的冷成型热轧酸洗高强钢，其耐蚀性能较差，尤其是在湿度较大的环境中，放置一段时间后，产品会产生表面锈蚀。
钢铁产品的表面锈蚀一直是钢铁生产厂与汽车等用户关心的一个重要质量问题，锈蚀一方面会影响钢铁生产厂生产的顺利进行，另一方面也会给用户的使用带来很大的影响，甚至会直接导致用户无法正常使用，从而引发用户抱怨，降低钢铁生产厂的份额。
现有的防锈处理中，使用的无机防锈液中，对钢铁制品的防锈处理起到了积极的作用,但此类产品应用条件苛刻,对轻锈蚀钢铁效果较好,对锈的转化作用不彻底。另外，无机防锈液的成分主要为亚硝酸盐、铬酸盐等,但由于亚硝酸盐、铬酸盐的毒性及污染等问题,应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液、其制备方法及应用，解决了冷成型热轧酸洗高强钢易生锈的问题，可对冷成型热轧酸洗高强钢进行长效防锈，处理后的冷成型热轧酸洗高强钢，不仅具有良好的力学性能，而且还有良好的防锈效果，运行操作简单，生产处理成本较低，属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液，其包括微乳液、磷酸混合液和二甲基二氯硅烷，三者的体积比为磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.025～0.26：0.004～0.02；
其中，所述微乳液以丙二醇为溶剂，每升丙二醇中含有15～45g葡萄糖和23～55g脂肪酸甲酯；
所述磷酸混合液以0.5～2wt.％的磷酸溶液为溶剂，每升0.5～2wt.％磷酸溶液中含有月桂酸单酯35～190mg、棕榈酸单酯145～270mg和硬脂酸三酯95～170mg。
进一步，所述微乳液的制备方法为：向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，在温度145℃～165℃，压力0.6～0.9MPa条件下，搅拌2～3小时，形成微乳液。
优选地，磷酸混合液、微乳液和二甲基二氯硅烷的体积比为磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.07～0.12：0.009～0.013。
进一步，所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的表面张力为59.4～76.5mN/m。
本发明的防锈液为水基防锈液，其以水为基础，以蔗糖脂肪酸酯为主要防锈成分，添加多种防锈添加剂，葡萄糖和脂肪酸甲酯在微乳液环境中通过酯交换形成蔗糖脂肪酸酯，蔗糖脂肪酸酯防锈性能优良，毒性低，是环境友好型的化学药品。该防锈液的防锈原理为：水基防锈液浸润在工件的表面，在干燥过程中，成膜物质中的有机成分会形成一层保护膜，将抗氧化剂与抗腐蚀剂包裹在保护膜内的工件表面上，保护膜起到阻止氧接触工件表面达到防锈的目的。
本发明提供冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的制备方法，包括以下步骤：
1)制备微乳液
向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，在温度为145℃～165℃，压力为0.6～0.9MPa条件下，搅拌2～3小时，形成微乳液；
其中，葡萄糖和脂肪酸甲酯的添加量为：每升丙二醇中含有15～45g葡萄糖和23～55g脂肪酸甲酯；
2)配制磷酸混合液
向0.5～2wt.％的磷酸溶液中加入月桂酸单酯35～190mg/L、棕榈酸单酯145～270mg/L和硬脂酸三酯95～170mg/L，以110～130转/分钟的速度搅拌20～40分钟，得到磷酸混合液；
3)混合
将步骤2)中的磷酸混合液升温至45℃～55℃，在搅拌下滴加步骤1)的微乳液，滴加完成后再搅拌40～70min，搅拌速度为40～60转/分钟，得到反应液；
将反应液降温至35℃，搅拌下添加二甲基二氯硅烷，搅拌速度为60～80转/分钟，搅拌20～40min，停止后冷却至室温形成防锈液；
其中，磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.025～0.26：0.004～0.02，体积比。
优选地，所述磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.06～0.21：0.008～0.015，体积比。
本发明所述防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈处理中。
本发明提供将所述防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈方法，包括以下步骤：
a)加热、轧制
将连铸板坯装入加热炉中加热，出炉温度为1150℃～1250℃，然后进行热轧轧制，终轧温度控制在750℃～960℃；
b)酸洗
将冷却至室温的板坯进行紊流酸洗，酸洗速度190～230m/min，酸洗浓度6％～11％，酸洗温度70～90℃，带钢张力9.8～11.8MPa；
c)喷射防锈液
向酸洗后的板坯喷射防锈液，喷射压力为0.9～1.1Mpa；
d)吹扫、卷取
板坯经蒸汽加热吹扫后卷取，其中，蒸汽吹扫温度115～130℃，边部吹扫流量9000～12000m3/h。
优选地，步骤c)中，设3-5排喷嘴，喷嘴的间距为20～25mm。
进一步，所述连铸板坯中，化学成分质量百分比为：C：0.06～0.08％，S：0.005～0.008％，P：0.01～0.02％，Mn：0.9～1.2％，Si：0.1～0.3％，Al：0.04～0.06％，Nb：0.04～0.05％，其余为Fe和不可避免杂质。
本发明在吹扫工序中，确保冷成型热轧酸洗高强钢表面不残留明显的防锈液。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
使用本发明的防锈液，其中的有机物质会形成一层保护膜，将抗氧化剂与抗腐蚀剂包裹在保护膜内的工件表面上，保护膜阻止氧接触工件表面，可对冷成型热轧酸洗高强钢进行长效防锈，处理后的冷成型热轧酸洗高强钢，不仅具有良好的力学性能，而且还有良好的防锈效果，运行操作简单，生产处理成本较低，属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。
经过本发明防锈液的处理后，冷成型热轧酸洗高强钢在温度49℃，相对湿度98％条件下，72小时没有锈蚀发生。
附图说明
图1为本发明实施例中冷成型热轧酸洗高强钢的防锈工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1本发明的一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的制备方法：
1)制备微乳液
向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，葡萄糖的加入量为每升丙二醇溶液中32克，脂肪酸甲酯的加入量为每升丙二醇溶液中51克。
在温度为150℃，压力为0.6MPa条件下，快速搅拌2小时，形成微乳液，葡萄糖和脂肪酸甲酯在微乳液环境中通过酯交换形成蔗糖脂肪酸酯。
2)配制磷酸混合液
配制浓度为1.1％的磷酸溶液，在磷酸溶液中加入月桂酸单酯135mg/L、棕榈酸单酯230mg/L和硬脂酸三酯160mg/L，以120转/分钟的速度搅拌35分钟，得到磷酸混合液。
3)混合
然后将磷酸混合液1L放入加热釜中，升温至50℃，在搅拌下滴加微乳液78ml，滴加完成后再搅拌65min，搅拌速度为50转/分钟。
最后将反应釜温度降至35℃，搅拌下添加二甲基二氯硅烷13mL，搅拌速度为60转/分钟，搅拌35min，停止后冷却至室温形成防锈液，制备的防锈液外观为无色，表面张力为63.7mN/m。
将本实施例的防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈处理，工艺步骤包括加热，热轧，酸洗，喷射防锈液，吹扫冷却，卷取，参见图1，其中，1加热炉，2轧辊，3酸洗槽，4防锈液喷射工艺段，5防锈液，6吹扫冷却工艺段，7卷取机。
本实施例连铸板坯的化学成分质量百分比为：C：0.06％，S：0.006％，P：0.01％，Mn：1.2％，Si：0.1％，Al：0.04％，Nb：0.04％，其余为Fe和不可避免杂质。
将以上成分的连铸板坯装入加热炉中加热，出炉温度为1250℃，然后进行热轧轧制，终轧温度控制在860℃。
冷却至室温的板坯进入酸洗槽酸洗，酸洗槽采用紊流酸洗，酸洗速度210m/min，酸洗浓度7％，酸洗温度75℃，带钢张力10.2MPa。
酸洗后进入防锈液喷射工艺段，防锈液喷射工艺段上下共有3排喷嘴，每排喷嘴的间距为22mm，喷射压力为0.9Mpa。
经过防锈剂喷射工艺段后，板坯进入吹扫工艺段，加热吹扫工艺段蒸汽吹扫温度125℃，边部吹扫流量9000m3/h。此工艺段的目的是确保冷成型热轧酸洗高强钢表面不残留明显的防锈液。
最后冷成型热轧酸洗高强钢经过卷取机卷取后包装运输至用户。
经过此工艺处理后，冷成型热轧酸洗高强钢在温度49℃，相对湿度98％条件下，72小时没有锈蚀发生。
实施例2
本发明的一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的制备方法：
1)制备微乳液
向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，葡萄糖的加入量为每升丙二醇中42克，脂肪酸甲酯的加入量为每升丙二醇中38克。
在温度为147℃，压力为0.7MPa条件下，快速搅拌3小时，形成微乳液，葡萄糖和脂肪酸甲酯在微乳液环境中通过酯交换形成蔗糖脂肪酸酯2)制备磷酸混合液
配制浓度为1.7wt.％的磷酸溶液，向1.7wt.％的磷酸溶液中加入月桂酸单酯111mg/L、棕榈酸单酯220mg/L和硬脂酸三酯145mg/L，以125转/分钟的速度搅拌35分钟，得到磷酸混合液。
3)混合
将磷酸混合液1L放入加热釜中，升温至50℃，在搅拌下滴加蔗糖脂肪酸酯185mL，滴加完成后再搅拌65min，搅拌速度为55转/分钟。
最后将反应釜温度降至35℃，搅拌下添加二甲基二氯硅烷12mL，搅拌速度为75转/分钟，搅拌35min，停止后冷却至室温形成防锈液，制备的防锈液外观为浅黄色，表面张力为71.1mN/m。
将本实施例的防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈处理，工艺步骤包括加热，热轧，酸洗，喷射防锈液，吹扫冷却，卷取。
本实施例连铸板坯的化学成分质量百分比为：C：0.07％，S：0.007％，P：0.02％，Mn：1.0％，Si：0.3％，Al：0.05％，Nb：0.05％，其余为Fe和不可避免杂质。
将以上成分的连铸板坯装入加热炉中加热，出炉温度为1250℃，然后进行热轧轧制，终轧温度控制在880℃。
冷却至室温的板坯进入酸洗槽酸洗，酸洗槽采用紊流酸洗，酸洗速度210m/min，酸洗浓度10％，酸洗温度87℃，带钢张力10.9MPa。
酸洗后进入防锈液喷射工艺段，防锈液喷射工艺段上下共有3排喷嘴，每排喷嘴的间距为22mm，喷射压力为1.1Mpa。
经过防锈剂喷射工艺段后，板坯进入吹扫工艺段，加热吹扫工艺段蒸汽吹扫温度120℃，边部吹扫流量11500m3/h，确保冷成型热轧酸洗高强钢表面不残留明显的防锈液，最后冷成型热轧酸洗高强钢经过卷取机卷取后包装运输至用户。
经过此工艺处理后，冷成型热轧酸洗高强钢在温度49℃，相对湿度98％条件下，72小时没有锈蚀发生。
实施例3本发明的一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的制备方法：
1)制备微乳液
向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，葡萄糖的加入量为每升丙二醇溶液中15克，脂肪酸甲酯的加入量为每升丙二醇溶液中25克。
在温度为150℃，压力为0.6MPa条件下，快速搅拌2小时，形成微乳液，葡萄糖和脂肪酸甲酯在微乳液环境中通过酯交换形成蔗糖脂肪酸酯。
2)配制磷酸混合液
配制浓度为0.5％的磷酸溶液，在磷酸溶液中加入月桂酸单酯40mg/L、棕榈酸单酯150mg/L和硬脂酸三酯98mg/L，以120转/分钟的速度搅拌35分钟，得到磷酸混合液。
3)混合
然后将磷酸混合液1L放入加热釜中，升温至50℃，在搅拌下滴加微乳液210ml，滴加完成后再搅拌65min，搅拌速度为50转/分钟。
最后将反应釜温度降至35℃，搅拌下添加二甲基二氯硅烷4mL，搅拌速度为60转/分钟，搅拌35min，停止后冷却至室温形成防锈液，制备的防锈液外观为无色，表面张力为59.5mN/m。

Claims (10)

1.一种冷成型热轧酸洗高强钢防锈液，其包括微乳液、磷酸混合液和二甲基二氯硅烷，三者的体积比为磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.025～0.26：0.004～0.02；
其中，所述微乳液以丙二醇为溶剂，每升丙二醇中含有15～45g葡萄糖和23～55g脂肪酸甲酯；
所述磷酸混合液以0.5～2wt.％的磷酸溶液为溶剂，每升0.5～2wt.％磷酸溶液中含有月桂酸单酯35～190mg、棕榈酸单酯145～270mg和硬脂酸三酯95～170mg。
2.根据权利要求1所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液，其特征在于，所述微乳液的制备方法为：向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，在温度145℃～165℃，压力0.6～0.9MPa条件下，搅拌2～3小时，搅拌速度为35～55转/分钟，搅拌过程中形成微乳液。
3.根据权利要求1所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液，其特征在于，所述磷酸混合液、微乳液和二甲基二氯硅烷的体积比为磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.07～0.12：0.009～0.013。
4.根据权利要求1所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液，其特征在于，所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的表面张力为59.4～76.5mN/m。
5.如权利要求1-4任一项所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的制备方法，包括以下步骤：
1)制备微乳液
向丙二醇中加入葡萄糖和脂肪酸甲酯，在温度为145℃～165℃，压力为0.6～0.9MPa条件下，搅拌2～3小时，形成微乳液；
其中，葡萄糖和脂肪酸甲酯的添加量为：每升丙二醇中含有15～45g葡萄糖和23～55g脂肪酸甲酯；
2)配制磷酸混合液
向0.5～2wt.％的磷酸溶液中加入月桂酸单酯35～190mg/L、棕榈酸单酯145～270mg/L和硬脂酸三酯95～170mg/L，以110～130转/分钟的速度搅拌20～40分钟，得到磷酸混合液；
3)混合
将步骤2)中的磷酸混合液升温至45℃～55℃，在搅拌下滴加步骤1)的微乳液，滴加完成后再搅拌40～70min，搅拌速度为40～60转/分钟，得到反应液；
将反应液降温至27～35℃，搅拌下添加二甲基二氯硅烷，搅拌速度为60～80转/分钟，搅拌20～40min，停止后冷却至室温形成防锈液；
其中，磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.025～0.26：0.004～0.02，体积比。
6.根据权利要求5所述冷成型热轧酸洗高强钢防锈液的制备方法，其特征在于，所述磷酸混合液：微乳液：二甲基二氯硅烷＝1：0.07～0.12：0.009～0.013，体积比。
7.根据权利要求1-4任一项所述防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈处理中。
8.如权利要求1-4任一项所述防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈方法，包括以下步骤：
a)加热、轧制
将连铸板坯装入加热炉中加热，出炉温度为1150℃～1250℃，然后进行热轧轧制，终轧温度控制在750℃～960℃；
b)酸洗
将冷却至室温的板坯进行紊流酸洗，酸洗速度190～230m/min，酸洗液浓度6％～11％，酸洗温度70～90℃，带钢张力9.8～11.8MPa；
c)喷射防锈液
向酸洗后的板坯喷射防锈液，喷射压力为0.9～1.1Mpa；
d)吹扫、卷取
板坯经蒸汽加热吹扫后卷取，其中，蒸汽吹扫温度115～130℃，边部吹扫流量9000～12000m3/h。
9.如权利要求8所述防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈方法，其特征在于，步骤c)中，设3～5排喷嘴，喷嘴的间距为20～25mm。
10.如权利要求8或9所述防锈液用于冷成型热轧酸洗高强钢的防锈方法，其特征在于，步骤a)所述连铸板坯中，化学成分质量百分比为：C：0.06～0.08％，S：0.005～0.008％，P：0.01～0.02％，Mn：0.9～1.2％，Si：0.1～0.3％，Al：0.04～0.06％，Nb：0.04～0.05％，其余为Fe和不可避免杂质。
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