耐海水腐蝕鋼筋HRB400cE轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)實(shí)踐

李維華 林致明 王偉 王光文

摘? ?要：本文通過化學(xué)成分設(shè)計(jì)確定了耐海水腐蝕鋼筋HRB400cE冶煉的化學(xué)成分，通過控制裝入制度、供氧制度、造渣制度、溫度及終點(diǎn)控制制度、出鋼及脫氧合金化制度和吹氬處理等工藝，成功冶煉出了符合國(guó)標(biāo)化學(xué)成分要求的鋼液。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼液具有較低的氮含量，并且試驗(yàn)過程中的冶煉周期均在合理范圍內(nèi)，后續(xù)可以批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：HRB400cE? 合金化? 吹氬? 耐腐蝕鋼筋? 冶煉

Abstract： The chemical composition of HRB400cE seawater corrosion resistant steel bar was determined by chemical composition design. By controlling the charging system， oxygen supply system， slag making system， temperature and end point control system， tapping and deoxidizing alloying system， argon blowing treatment and other processes， the molten steel meeting the requirements of national standard chemical composition was successfully smelted. The results showed that the test liquid steel had a low nitrogen content， and the smelting cycle were in a reasonable range during the test process， and could be mass produced later.

Key Words： HRB400cE; Alloying; Argon blowing; Corrosion resistant steel bar; Smelting

HRB400cE耐海水腐蝕鋼筋也叫耐氯離子腐蝕鋼筋，主要應(yīng)用于海水全浸工作環(huán)境，隨腐蝕環(huán)境的變化，即隨海水溫度、鹽度、溶解氧濃度、海水深度和pH值，鋼筋材料的腐蝕速率出現(xiàn)不同的變化。近年來，耐腐蝕鋼筋也用為特殊建筑材料在建筑工程中廣泛使用，不僅因?yàn)槠渚哂信c普通混凝土用鋼筋相同的力學(xué)性能來承載作用力，更是因?yàn)槠渚哂休^高的耐腐蝕性能來提高使用壽命、節(jié)約使用成本。港珠澳大橋在橋墩表面使用了少量的2205雙相不銹鋼鋼筋，因?yàn)樵靸r(jià)高昂，并未大面積推廣使用。還有一些沿海工程，采用鍍鋅工藝和環(huán)氧樹脂工藝，但這兩種工藝均會(huì)發(fā)生局部點(diǎn)蝕，當(dāng)發(fā)生局部點(diǎn)蝕時(shí)危害性更大。因此，開發(fā)一種高耐候、低成本耐海水腐蝕的鋼筋及其生產(chǎn)工藝迫在眉睫[1-4]。

人們?yōu)榱搜泳徍蜏p少鋼筋腐蝕現(xiàn)象，開展了很多研究工作，比如鍍鋅鋼筋、不銹鋼筋以及涂層類鋼筋等其它反腐技術(shù)，但這些方法要么成本高要么防腐效果不理想。為了減緩沿海建構(gòu)筑物和工業(yè)氣候環(huán)境鋼筋腐蝕速度，三寶鋼鐵有限公司決定采用采用微合金化和控軋控冷工藝開發(fā)耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋HRB400cE，此鋼種在經(jīng)濟(jì)性與耐工業(yè)大氣腐蝕性方面將具有較高利用價(jià)值[5-8]。

1? 國(guó)標(biāo)冶煉要求

鋼筋混凝土用HRB400cE耐蝕鋼筋新國(guó)標(biāo)GB/T 33953-2017于2017年7月12日發(fā)布，2018年4月1日開始實(shí)施，冶煉工藝只能采用轉(zhuǎn)爐或者電爐工藝，必要時(shí)可采用爐外精煉，化學(xué)成分要求如表1所示，其中為了進(jìn)一步提高鋼筋的耐腐蝕性能，還可以加入下列一種或多種合金元素：Mo≤0.30%，RE≤0.05%等，鋼的氮含量應(yīng)不大于0.012%，供方如能保證可不作分析，鋼中如有足夠數(shù)量的氮結(jié)合元素，含氮量的限制可適當(dāng)放寬鋼筋的成品化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T 222的規(guī)定。

2? 冶煉過程控制

鋼筋混凝土用HRB400cE生產(chǎn)采用轉(zhuǎn)爐煉鋼和鎮(zhèn)靜鋼脫氧方法，整個(gè)工藝流程為裝入操作→100t轉(zhuǎn)爐冶煉→出鋼及脫氧合金化→吹氬→連鑄，具體控制過程如下。

2.1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

結(jié)合螺紋鋼HRB400cE相關(guān)元素在鋼筋中所發(fā)揮的作用及國(guó)標(biāo)GB/T 33953-2017規(guī)定的化學(xué)范圍要求，設(shè)計(jì)了鋼筋混凝土用螺紋鋼HRB400cE相關(guān)元素含量控制標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

2.2 裝入制度

轉(zhuǎn)爐裝入制度采用定量裝入，根據(jù)爐況、生產(chǎn)組織情況、鐵水成分和溫度來調(diào)整廢鋼加入量，具體控制情況如表3所示。

2.3 供氧制度

供氧制度采用變壓變槍法，進(jìn)料完畢后，搖正爐體下槍吹煉。氧槍噴頭采用四孔拉瓦爾型，Ma為2.0，噴孔夾角12°，擴(kuò)張角為11°30′，喉口長(zhǎng)度7mm，工作氧壓控制在0.80～0.85MPa，流量控制在20000～26000Nm3/h。吹煉前期槍位控制在1400～1600mm，中期槍位控制在1500～1800mm，后期槍位控制在1300～1500mm，拉碳槍位控制在1200mm，火焰情況不正常時(shí)槍位可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，以化渣正常為宜。

2.4 造渣制度

造渣制度采用分批加料法。開吹火焰正常后，根據(jù)鐵水成分與溫度情況，并結(jié)合操作經(jīng)驗(yàn)，石灰總量控制在2000～3000kg，輕燒白云石總量控制在1000～2000kg，一批料加入石灰總量的2/3和全部輕燒白云石，二批石灰料、三批石灰料看吹煉情況適時(shí)加入，吹煉九分半之前加完，確保初期渣早化，過程渣化好，終渣化透作粘。

2.5 溫度及終點(diǎn)控制制度

過程溫度控制保證化好渣，不噴濺不返干，溫度平穩(wěn)上升;終點(diǎn)溫度控制在1640～1670℃，開澆第一爐、新出鋼口和新鋼包等特殊情況可以適當(dāng)提高出鋼溫度。終點(diǎn)C含量控制在0.06～0.13wt%，防止鋼水氧含量高，影響鋼水質(zhì)量;終點(diǎn)P含量控制在0.020wt%以下，防止擋渣失敗時(shí)回磷導(dǎo)致鋼水P含量過高造成化學(xué)廢品。

2.6 出鋼及脫氧合金化制度

出鋼過程采用擋渣球進(jìn)行擋渣操作，確保擋渣成功率達(dá)到90%以上，保證鋼包渣層厚度不大于200mm。采用脫氧劑（硅鈣鋇和鋁錠）、硅錳合金進(jìn)行脫氧合金化。合金加入順序?yàn)椋好撗鮿梃F合金→硅錳合金→貴重金屬（銅、鉻鐵和鎳鐵），合金在出鋼至1/4～1/3時(shí)開始加入，出鋼至2/3～3/4時(shí)加完，合金加入量參考出鋼量按95.00t/爐計(jì)，冶煉鋼水殘Mn按0.10wt%計(jì)，硅鐵、硅錳合金增C按0.020wt%計(jì)，可根據(jù)冶煉終點(diǎn)、出鋼量等情況調(diào)整合金加入量。

2.7 爐后吹氬處理

爐后吹氬站吹氬處理對(duì)鋼液夾雜物與溫度分布影響很大，足夠的吹氬時(shí)間既能促進(jìn)鋼液中的夾雜物充分上浮，也能促進(jìn)鋼水溫度的均勻分布，可以提高測(cè)溫的準(zhǔn)確性，吹氬工藝控制如表4所示。

2.8 冶煉結(jié)果

通過采取以上工藝控制措施，對(duì)HRB400cE前5爐鋼液生產(chǎn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表5所示。

3? 結(jié)論

（1）通過采用合理化學(xué)成分設(shè)計(jì)，控制好轉(zhuǎn)爐煉鋼五大制度和爐后吹氬處理等工藝手段，冶煉獲得了符合國(guó)標(biāo)HRB400cE的化學(xué)成分，并且鋼液的氮含量較低。

（2）試驗(yàn)工藝生產(chǎn)HRB400cE鋼液相關(guān)的冶煉周期均在正常生產(chǎn)控制范圍之內(nèi)，在以后日常生產(chǎn)中是合理可行和值得推廣的。

參考文獻(xiàn)

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