轉(zhuǎn)爐冶煉耐工業(yè)大氣腐蝕HRB500aE生產(chǎn)試驗(yàn)

李維華，林致明*，王 偉，王光文

（福建三寶鋼鐵有限公司技術(shù)中心，福建 漳州 363000）

HRB500aE是一種500MPa級耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋，是國標(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，制成的一種工業(yè)大氣腐蝕性能良好的低合金鋼。含硫的污染物是主要的大氣污染介質(zhì)，鋼的腐蝕速率隨著空氣中SO2含量的增加而增大。鐵路、建筑和橋梁中的鋼筋等材料長期處于大氣和日曬環(huán)境中，容易受到污染腐蝕，導(dǎo)致其使用壽命嚴(yán)重縮短，相應(yīng)地增加了對國民生產(chǎn)和財(cái)產(chǎn)安全的安全隱患[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HRB500aE，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 國標(biāo)冶煉要求

鋼筋混凝土用HRB500aE耐蝕鋼筋新國標(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。

表1 化學(xué)成分要求

2 冶煉過程控制

鋼筋混凝土用HRB500aE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。

（1）化學(xué)成分設(shè)計(jì)。結(jié)合螺紋鋼HRB500aE相關(guān)元素在鋼筋中所發(fā)揮的作用及國標(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HRB500aE相關(guān)元素含量控制標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

（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。

表3 裝入制度

（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′，喉口長度7mm，工作氧壓控制在0.80MPa～0.85MPa，流量控制在20000Nm3/h～26000Nm3/h。吹煉前期槍位控制在1400mm～1600mm，中期槍位控制在1500mm～1800mm，后期槍位控制在1300mm～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。

（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2000kg～3000kg，輕燒白云石總量控制在1000kg～2000kg，一批料加入石灰總量的三分之二和全部輕燒白云石，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。

（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0.06wt%～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。

（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。

表2 化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)

表5 冶煉結(jié)果

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、鉬鐵、釩鐵和鎳鐵），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。

（7）爐后吹氬處理。爐后吹氬站吹氬處理對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，可以提高測溫的準(zhǔn)確性，吹氬工藝控制如表4所示。

表4 吹氬處理

（8）冶煉結(jié)果。通過采取以上工藝控制措施，對HRB500aE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，冶煉獲得了符合國標(biāo)HRB500aE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)HRB500aE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。