李維華，林致明

（福建三寶鋼鐵有限公司技術(shù)中心，福建 漳州 363000）

當(dāng)普通的混凝土用鋼筋應(yīng)用在具有強(qiáng)烈腐蝕性的海水中時(shí)，在混凝土發(fā)生微小和局部破壞的情況下，鋼筋材料會(huì)不斷被腐蝕而失去骨架作用，引起工程失效，造成不必要的間接和直接經(jīng)濟(jì)損失。除了引起經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之外，當(dāng)混凝土用鋼筋引起工程失效時(shí)，還會(huì)對(duì)生命安全產(chǎn)生威脅，同時(shí)也污染海洋生態(tài)環(huán)境，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)2014 年海水腐蝕經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)2 萬(wàn)億，人均損失達(dá)1500多元[1-4]。

綜上所述，研究開(kāi)發(fā)耐海水腐蝕鋼筋具有較好的經(jīng)濟(jì)意義和安全意義。近年來(lái)，公司對(duì)當(dāng)前耐海水腐蝕鋼筋的研究情況和市場(chǎng)前景就行了綜合分析，同時(shí)也為了公司日后提高市場(chǎng)占有率和生產(chǎn)效益，公司決定開(kāi)始研發(fā)耐海水腐蝕HRB500cE，考慮到成本與產(chǎn)品性能之間的平衡，目前主要開(kāi)發(fā)含Cu、Cr、N、Mo和V 的鋼筋產(chǎn)品，本文主要介紹電爐冶煉研發(fā)工藝[5-8]。

1 冶煉過(guò)程控制

1.1 國(guó)標(biāo)冶煉要求

鋼筋混凝土用HRB500cE 耐蝕鋼筋新國(guó)標(biāo)為GB/T 33953-2017，于2018 年4 月1 日開(kāi)始實(shí)施，只能采用轉(zhuǎn)爐或者電爐工藝進(jìn)行冶煉，同時(shí)可采用爐外精煉，要求Mo ≤0.30%、RE ≤0.05%、N ≤0.0012%，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。

1.2 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

通過(guò)研究鋼中五大元素及稀有元素在耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋HRB400aE 中的作用，參考國(guó)標(biāo)GB/T 33953-2017 化學(xué)成分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)化學(xué)成分設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.3 裝料操作控制

煉鋼三廠90t 電弧爐裝入量控制在90±10t，裝料采用料籃操作，每爐鋼裝料次數(shù)控制在3 次以內(nèi)。經(jīng)研究，裝料的合理性直接對(duì)冶煉周期、爐襯使用壽命，合金回收率、電能消耗和電極消耗產(chǎn)生重要影響。通過(guò)積累多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，煉鋼三廠裝料操作按照以下原則進(jìn)行裝料操作：下致密、上疏松、爐門口無(wú)大料和四周低，以達(dá)到不搭橋、效率高、熔化快和穿井快的目的，裝料操作如圖1 所示。

1.4 熔化期作控制

熔化期是整個(gè)電爐冶煉的關(guān)鍵時(shí)期，也是占用時(shí)間最長(zhǎng)的時(shí)期，其約占比冶煉時(shí)間60%，耗電量占比約75%，熔化期的關(guān)鍵操作包括：造渣提前、吹氧及時(shí)和供電合理，以達(dá)到前期脫磷、提前造渣和減少鋼液揮發(fā)與吸氣。煉鋼三廠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，熔化過(guò)程、電極位置、必要條件和操作辦法按圖2 進(jìn)行實(shí)施。

圖2 爐料熔化過(guò)程與操作

1.5 氧化期操作控制

電爐冶煉氧化期的主要任務(wù)包括：造渣與脫磷、氧化與脫碳、去除氣體與夾雜物和升溫至目標(biāo)溫度。為了合理控制氧化期冶金反應(yīng)，煉鋼三廠控制氧化期初始溫度為1650±15℃，后期升溫采用“先快后慢”的升溫方式。

表1 化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)

1.6 出鋼及預(yù)脫氧合金化操作控制

電爐冶煉完畢后，EAF 采用留鋼出鋼操作方式，避免鋼包下渣，提高合金回收率。預(yù)脫氧合金化操作采用先預(yù)脫氧，然后普通合金脫氧合金化，最后貴重合金合金化的操作方式，及采用硅鈣鋇和鋁錠和預(yù)脫氧→SiMn 合金脫氧合金化→鎳鐵、鉬鐵、鉻鐵、銅和釩鐵合金化的方式。合金加入時(shí)機(jī)控制在1/4 ～1/3，加完時(shí)機(jī)控制在2/3 ～3/4，殘錳量按0.11wt%計(jì)算，出鋼量按95.00t 計(jì)算。

1.7 鋼包精煉操作控制

鋼包精煉的主要任務(wù)包括：調(diào)節(jié)上鋼溫度、調(diào)整化學(xué)成分、控制生產(chǎn)節(jié)奏和凈化鋼液。鋼包精煉重點(diǎn)在于控制精煉白渣，做到早成渣，化好渣，合理控制精煉時(shí)間，控制白渣低熔點(diǎn)、高堿度和低氧化性，以達(dá)到精煉效果好的目的。另外，為了提高白渣的流動(dòng)性，采用CaO-Al2O3-SiO2系精煉渣，精煉渣成分如表2所示。

表2 精煉渣成分

2 冶煉結(jié)果

通過(guò)采取以上工藝控制措施，對(duì)HRB500cE 前5 爐鋼液生產(chǎn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表3 所示。

圖1 裝料操作

表3 冶煉結(jié)果

3 結(jié)論

（1）通過(guò)采用合理化學(xué)成分設(shè)計(jì)，控制好步料操作控制、熔化期操作控制氧化期操作控制、出鋼及預(yù)脫氧合金化操作控制和LF 精煉爐處理等操作手段，制備了化學(xué)成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼液成分，鋼液具有較低氮含量。

（2）本次生產(chǎn)試驗(yàn)冶煉周期、安全生產(chǎn)等均在正常范圍內(nèi)，說(shuō)明電爐冶煉工藝是合理可行的，可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。