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        PC3預(yù)應(yīng)力混泥土鋼生產(chǎn)工藝及事故應(yīng)對措施

        2021-12-26 06:08:12張啟明
        中國金屬通報 2021年16期
        關(guān)鍵詞:渣系造渣鋼水

        張啟明

        (福建省三鋼(集團(tuán))有限責(zé)任公司,福建 三明 365000)

        PC3棒主要特點(diǎn)鋼中硅含量高達(dá)1.55%~1.85%,高硅不僅能增加鋼的淬透性,還能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。關(guān)鍵是高硅含量可增加鋼的抗回火性,阻止軟化,使鋼能在相對較高的溫度下回火而強(qiáng)度的降低不大,有效地控制微裂紋擴(kuò)展,提高其抗延遲斷裂性能,對改善綜合力學(xué)性能有利[1]。由于它具有高強(qiáng)度韌性、良好的可焊接性、墩鍛性等特點(diǎn),PC3在我國主要用于管樁廠制作港口混凝土管樁、高層建筑基混凝土管樁、橋墩混凝土管樁等。由于其錳硅比極低,考慮其澆注性能,對生產(chǎn)工藝有著較嚴(yán)格的要求。

        1 三鋼煉鋼廠PC3鋼生產(chǎn)工藝流程

        鐵水+廢鋼→130噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→130噸LF精煉→7機(jī)7流160mm×160mm方坯連鑄→熱送軋鋼廠。

        2 PC3鋼煉鋼生產(chǎn)工藝

        2.1 成分設(shè)計

        表1 三鋼成分控制目標(biāo)

        2.2 轉(zhuǎn)爐主要控制思路

        (1)出鋼量:125t。

        (2)終點(diǎn)成分及溫度控制范圍:出鋼C:≥0.08%、P≤0.015%、出鋼溫度1610~1640℃。

        (3)出鋼控制:①使用硅鈣鋇脫氧:C≤0. 06%加入100kg/爐,0.06%<C≤0.08%加入50kg/爐, C>0.08%不加硅鈣鋇。②出鋼采用石灰渣洗:無鋼包返回渣加石灰200kg/爐;有鋼包返回渣加石灰100kg/爐。③吹氬:出鋼前期吹氬強(qiáng)攪拌,到出鋼后期(出鋼量≥2/3)底吹流量可適當(dāng)調(diào)小。氬站吹氬時間≥3分鐘。

        2.3 精煉關(guān)鍵點(diǎn)

        造渣及脫氧控制:

        (1)使用碳化硅強(qiáng)化擴(kuò)散脫氧,白渣穩(wěn)定時間≥20分鐘。

        (2)精煉渣系的選擇:CaO:50~60% 、SiO2:20~30% 、Al2O3:≤10% 、 MgO:5~7%。(FeO+MnO)<1%。

        (3)在線喂入純鈣線100m/爐。

        (4)軟吹時間控制≥10分鐘。

        2.4 連鑄關(guān)鍵點(diǎn)

        (1)使用φ30mm中包水口。

        (2)主拉速2.1m/min。

        (3)實(shí)施保護(hù)澆注。

        經(jīng)過采取上述思路及工藝措施,PC3鋼煉鋼每年產(chǎn)量約3萬噸,市場異議零起,其成品成分及過熱度控制情況,見表2。

        表2 成品成分及過熱度

        3 PC3鋼在生產(chǎn)過程中所遇到的問題及解決措施

        因在生產(chǎn)過程中發(fā)生一些突發(fā)性事故,導(dǎo)致PC鋼在精煉爐大量配合金、多次精煉、溫度補(bǔ)償?shù)仁鹿?,造成鋼水在澆注過程中發(fā)生絮流事故,嚴(yán)重的甚至是倒機(jī)事故,對質(zhì)量及生產(chǎn)順行帶來極大影響。出鋼溫度在1600℃以上的只有4爐,終點(diǎn)P含量均在0.008%以下,但是碳含量偏低,不符合出鋼0.08%~0.20%的要求,這樣給后續(xù)的脫氧工作帶來困難。應(yīng)該繼續(xù)摸索生產(chǎn)操作要點(diǎn),積累經(jīng)驗(yàn),還有很大的進(jìn)步空間。爐后出鋼精準(zhǔn)配碳,11爐中只有5爐在要求范圍之內(nèi),其中2爐次因?yàn)樘几吲袕U或回爐,這主要與出鋼量和下渣量的不穩(wěn)定造成的。今后穩(wěn)定下渣量,目前轉(zhuǎn)爐的最大瓶頸就是下渣量控制不住,這是需要解決的首要問題。

        相關(guān)問題及解決措施如下。

        3.1 鋼水二次精煉事故

        精煉爐已處理過的鋼水需要再次進(jìn)行精煉,簡稱為二次精煉,為保證鋼水的可澆性,措施如下。

        (1)冶煉周期:精煉周期(即工位處理時間)≥25min。

        (2)造渣:①鋼包已黑面(覆蓋劑加入量>60kg)的需要二次精煉:需倒渣后(倒出1/2以上渣)重新精煉,按全新鋼水工藝模式處理。渣系配比,本次冶煉已經(jīng)通過之前的活度模型計算對于渣系的配比進(jìn)行了一定調(diào)整,也在夾雜物情況中得到的反饋結(jié)果良好,表明理論上進(jìn)行的渣系分析是合理可行的,在今后的生產(chǎn)中可以繼續(xù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。②鋼水未加覆蓋劑或鋼水兌摻的,需要來回精煉的:在未確定時間上臺前,以升溫防止凍包及凍透氣磚為主,不進(jìn)行造渣,石灰+螢石用量<800kg,且在軟吹工位需小流量吹氬,鋼水不裸露。在確認(rèn)時間及銜接順序后,添加新渣料,石灰+螢石≥400kg進(jìn)行造渣并加入碳化硅進(jìn)行擴(kuò)散脫氧,促使?fàn)t渣具備良好的流動性。

        (3)鈣處理控制:150m/爐,喂線速度3m/秒。

        (4)軟吹控制:軟吹時間控制在13~18min。

        圖1 鋼材連鑄關(guān)鍵過程圖

        (5)過熱度控制:28℃~34℃,比常規(guī)澆注過熱度高4℃,以保證具備一定的溫度對意外事故進(jìn)行處理。

        3.2 其它常見事故處理方法

        (1)精煉軟吹后發(fā)現(xiàn)低溫事故的,需要再次提溫的,實(shí)施措施如下。

        鋼水精煉完畢,開至軟吹工位(軟吹時間≤10min),發(fā)現(xiàn)上臺溫度不夠的但是有必須上臺銜接的,可以開至精煉工位補(bǔ)償溫度(補(bǔ)償溫度送電時間≤2min),溫度補(bǔ)償期間禁止大流量吹氬攪拌,防止高熔點(diǎn)覆蓋劑卷入鋼水中,鋼水升溫后,重新軟吹時間不低于8min。

        (2)精煉大量配合金事故(合金加入量>800kg/爐),因生產(chǎn)、操作、設(shè)備事故,需要大量配合金的,實(shí)施措施如下。

        精煉爐需在精煉前期(精煉周期的1/3以前)加入大部分合金(2/3以上),且保證本爐有正常的精煉周期(精煉周期≥30min)。同時控制相關(guān)參數(shù):過熱度為28±6℃,鈣線150m/爐,喂線速度3m/秒。

        (3)精煉進(jìn)站發(fā)現(xiàn)渣面上混有大量碳粉,實(shí)施措施如下。

        降低精煉石灰加入量,精煉前期石灰加入量≤600kg,配加螢石,以化渣為主,同時通電過程中打開小爐門,抬電極后強(qiáng)攪拌時間≥3min,避免電石渣生成,因?yàn)樵谕娺^程中電弧高溫條件下,石灰與碳粉混合在一起發(fā)生反應(yīng)生成CaC2。

        4 處理效果

        4.1 事故鋼水處理成功率

        表3 措施實(shí)施前后數(shù)據(jù)對比

        4.2 低倍缺陷

        以常規(guī)精煉鋼水與事故狀態(tài)下鋼水措施實(shí)施后低倍缺陷對比,見圖2,可以看出在鋼水事故狀態(tài)下,實(shí)施工藝措施,低倍缺陷未發(fā)生惡化,與正常生產(chǎn)鋼水低倍缺陷級別控制在一個較低的水平。

        圖2 低倍缺陷級別

        5 結(jié)論

        (1)三鋼P(yáng)C3鋼成分設(shè)計錳硅比在0.48,平均澆注過熱度為28.5℃具備良好的可澆性,自產(chǎn)品開發(fā)以來未接到市場質(zhì)量異議。

        (2)通過對二次精煉鋼水重新造渣措施,可以有效提高鋼水的可澆性。

        (3)實(shí)施事故工藝措施后,事故鋼水的處理成功率從33.3%提升至90%,大幅度降低了生產(chǎn)及蓄流事故。

        (4)實(shí)施事故工藝措施后,低倍缺陷未發(fā)生惡化,繼續(xù)保持在一個較低級別的水平。

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