李維華 林致明 王偉 王光文

摘 ? 要：本文通過(guò)化學(xué)成分設(shè)計(jì)確定了鋼筋混凝土用耐蝕鋼筋HRB500cE冶煉的化學(xué)成分，通過(guò)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(guò)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：HRB500cE ?合金化 ?吹氬 ?耐腐蝕鋼筋 ?冶煉

中圖分類號(hào)：TF71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0085-03

HRB500cE是一種500MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋，是國(guó)標(biāo)GB/T 33953-2017《鋼筋混凝土用熱耐蝕鋼筋》里規(guī)定的一種耐蝕鋼筋，其是在鋼中加入一定量的 Cu、P、C或Ni、Mo、Nb、Ti等合金元素，制成的一種耐海水腐蝕性能良好的低合金鋼。在海水環(huán)境中，普通混凝土用鋼筋使用壽命縮短的主要氯鹽腐蝕造成的，腐蝕過(guò)程是滲透到混凝土內(nèi)部的氯離子引起鋼筋表面鈍化膜破壞，最終導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂破壞[1-4]。

人們?yōu)榱搜泳徍蜏p少鋼筋腐蝕現(xiàn)象，開(kāi)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微合金化和控軋控冷工藝開(kāi)發(fā)耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋HRB500cE，此鋼種在經(jīng)濟(jì)性與耐海水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HRB500cE耐蝕鋼筋新國(guó)標(biāo)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(kāi)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(guò)程控制

鋼筋混凝土用HRB500cE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(guò)程如下。

2.1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

結(jié)合螺紋鋼HRB500cE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HRB500cE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(lái)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(kāi)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(guò)程渣化好，終渣化透作粘。

2.5 溫度及終點(diǎn)控制制度

過(guò)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(kāi)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(guò)高造成化學(xué)廢品。

2.6 出鋼及脫氧合金化制度

出鋼過(guò)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(kāi)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(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5所示。

3 ?結(jié)論

（1）通過(guò)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)HRB500cE的化學(xué)成分，并且鋼液氮含量較低。

（2）試驗(yàn)工藝生產(chǎn)HRB500cE鋼液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。

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