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分享:转炉冶炼新国标螺纹钢HRB500E生产试验

2024-03-15 15:57:53 


摘要:中国钢铁工业“十二五”发展规划明确提出全面推广使用400、500 MPa高强度螺纹钢筋,促进建筑钢材升级换代和减量应用。本文通过化学成分设计确定了钢筋混凝土用HRB500E螺纹钢的化学成分,通过控制装入制度、供氧制度、造渣制度、温度及终点控制制度、出钢及脱氧合金化制度和吹氩处理等工艺,成功冶炼出了符合国标化学成分要求的钢液。生产试验结果表明,钢液具有较低的氧含量,并且生产试验过程中的钢铁料消耗、合金消耗和冶炼周期均在合理范围内,后续可以批量生产。

HRB500E是国标GB1499.2—2018“钢筋混凝土用热轧带肋钢筋”规定的一种热轧带肋Ⅳ级钢筋,旧称四级钢筋,屈服强度不小于500 MPa,直径一般为6~100 mm。目前,世界各国的建筑已向大型化发展,为了提高大型建筑物的安全性,国外建筑行业已普遍采用焊接性能好、强度高的500 MPa级钢筋。为实现我国建筑用钢筋的升级换代,国内已研制成功500 MPa级钢筋并形成批量生产能力,满足市场的需求[1-5]

钢铁工业“十二五”发展规划明确提出,在全国大中城市全面推广使用400、500 MPa高强度螺纹钢筋,促进建筑钢材升级换代和减量应用。为了响应国家号召和满足国家对新产品的严格要求,同时为了更好更快地取得市场占有率,三宝钢铁有限公司于2019年初开始新国标HRB500E产品开发,进行高硅高锰产品的生产试验,取得了一定的成绩[6-8]

钢筋混凝土用HRB500E螺纹钢新国标GB/T 1499.2—2018于2018年2月6日发布,2018年11月1日开始实施,规定其冶炼工艺只能采用转炉或者电炉工艺,必要时可采用炉外精炼,化学成分要求如表1所示,其中碳当量w(Ceq)可按公式计算:w(Ceq)=w(C)+w(Mn)/6+w(w(Cr)+w(V)+w(Mo))/5+ (w(Cu)+w(Ni))/15,钢的氮含量(质量分数)应不大于0.012%,钢中如有足够数量的氮结合元素,含氮量的限制可适当放宽。

表 1化学成分要求(质量分数,%)
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新国标钢筋混凝土用HRB500E采用转炉炼钢和镇静钢脱氧方法生产,工艺流程为:装入操作→100 t转炉冶炼→出钢及脱氧合金化→吹氩→连铸。

结合螺纹钢HRB500E的合金元素在钢筋中所发挥的作用及国标GB/T 1499.2-2018规定的化学成分要求,设计了钢筋混凝土用螺纹钢HRB500E元素含量控制标准,如表2所示。

表 2化学成分控制标准(质量分数,%)
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转炉装入制度采用定量装入,根据炉况、生产组织情况、铁水成分和温度来调整废钢加入量,具体控制情况如表3所示。

表 3装入制度
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供氧制度采用变压变枪法,进料完毕后,摇正炉体下枪吹炼。氧枪喷头采用四孔拉瓦尔型,喷孔夹角12°,扩张角为11°30′,喉口长度7 mm,工作氧压控制在0.80~0.85 MPa,流量控制在20000~26000 m3/h。吹炼前期枪位控制在1400~1600 mm,中期枪位控制在1500~1800 mm,后期枪位控制在1300~1500 mm,拉碳枪位控制在1200 mm,火焰情况不正常时枪位可以适当调节,以化渣正常为宜。

造渣制度采用分批加料法。开吹火焰正常后,根据铁水成分与温度情况,并结合操作经验,石灰总量控制在2000~3000 kg,轻烧白云石总量控制在1000~2000 kg,一批料加入石灰总量的2/3和全部轻烧白云石,二批石灰料、三批石灰料根据吹炼情况适时加入,吹炼结束之前加完,确保初期渣早化、过程渣化好、终渣化透。

过程温度控制保证化好渣、不喷溅不返干、温度平稳上升;终点温度控制在1640~1670 ℃,开浇第一炉、新出钢口和新钢包等特殊情况可以适当提高出钢温度。终点C质量分数控制在0.06%~0.13%,防止钢水氧含量高,影响钢水质量;终点P质量分数控制在0.020%以下,防止挡渣失败时回磷导致钢水P含量过高造成化学废品。

出钢过程采用挡渣球进行挡渣操作,确保挡渣成功率达到90%以上,保证钢包渣层厚度不大于200 mm。采用脱氧剂(硅钙钡和铝锭)、硅锰合金进行脱氧合金化。合金加入顺序为:脱氧剂→硅铁合金→硅锰合金,合金在出钢至1/4~1/3时开始加入,出钢至2/3~3/4时加完,具体见表4

表 4脱氧合金化制度
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炉后吹氩站吹氩处理对钢液夹杂物与温度分布影响很大,足够的吹氩时间既能促进钢液中的夹杂物充分上浮,也能促进钢水温度的均匀分布,可以提高测温的准确性,吹氩工艺控制如表5所示。

通过采取以上工艺控制措施,对HRB500E前5炉钢液生产情况进行统计,如表6所示。

表 5吹氩处理控制要求
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表 6冶炼结果
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通过采用合理化学成分设计,控制好转炉炼钢五大制度和炉后吹氩处理工艺等手段,冶炼获得了符合国标化学成分要求的HRB500E,并且钢液的氧含量和氮含量较低。试验工艺生产HRB500E钢液相关的钢铁料消耗、合金消耗和冶炼周期均在正常生产控制范围之内,在日常生产中是合理可行和值得推广的。


来源--金属世界