EAF 冶煉耐海水腐蝕鋼筋HRB500cE 生產試驗

李維華，林致明

（福建三寶鋼鐵有限公司技術中心，福建 漳州 363000）

當普通的混凝土用鋼筋應用在具有強烈腐蝕性的海水中時，在混凝土發生微小和局部破壞的情況下，鋼筋材料會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濟損失。除了引起經濟問題之外，當混凝土用鋼筋引起工程失效時，還會對生命安全產生威脅，同時也污染海洋生態環境，據統計，中國2014 年海水腐蝕經濟損失超過2 萬億，人均損失達1500多元[1-4]。

綜上所述，研究開發耐海水腐蝕鋼筋具有較好的經濟意義和安全意義。近年來，公司對當前耐海水腐蝕鋼筋的研究情況和市場前景就行了綜合分析，同時也為了公司日后提高市場占有率和生產效益，公司決定開始研發耐海水腐蝕HRB500cE，考慮到成本與產品性能之間的平衡，目前主要開發含Cu、Cr、N、Mo和V 的鋼筋產品，本文主要介紹電爐冶煉研發工藝[5-8]。

1 冶煉過程控制

1.1 國標冶煉要求

鋼筋混凝土用HRB500cE 耐蝕鋼筋新國標為GB/T 33953-2017，于2018 年4 月1 日開始實施，只能采用轉爐或者電爐工藝進行冶煉，同時可采用爐外精煉，要求Mo ≤0.30%、RE ≤0.05%、N ≤0.0012%，鋼中如有足夠數量的氮結合元素，含氮量的限制可適當放寬鋼筋的成品化學成分允許偏差應符合GB/T 222 的規定。

1.2 化學成分設計

通過研究鋼中五大元素及稀有元素在耐工業大氣腐蝕鋼筋HRB400aE 中的作用，參考國標GB/T 33953-2017 化學成分設計標準，本實驗化學成分設計見表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，每爐鋼裝料次數控制在3 次以內。經研究，裝料的合理性直接對冶煉周期、爐襯使用壽命，合金回收率、電能消耗和電極消耗產生重要影響。通過積累多年生產經驗，煉鋼三廠裝料操作按照以下原則進行裝料操作：下致密、上疏松、爐門口無大料和四周低，以達到不搭橋、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

熔化期是整個電爐冶煉的關鍵時期，也是占用時間最長的時期，其約占比冶煉時間60%，耗電量占比約75%，熔化期的關鍵操作包括：造渣提前、吹氧及時和供電合理，以達到前期脫磷、提前造渣和減少鋼液揮發與吸氣。煉鋼三廠結合生產實際，熔化過程、電極位置、必要條件和操作辦法按圖2 進行實施。

圖2 爐料熔化過程與操作

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溫度。為了合理控制氧化期冶金反應，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 化學成分控制標準

1.6 出鋼及預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。預脫氧合金化操作采用先預脫氧，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。合金加入時機控制在1/4 ～1/3，加完時機控制在2/3 ～3/4，殘錳量按0.11wt%計算，出鋼量按95.00t 計算。

1.7 鋼包精煉操作控制

鋼包精煉的主要任務包括：調節上鋼溫度、調整化學成分、控制生產節奏和凈化鋼液。鋼包精煉重點在于控制精煉白渣，做到早成渣，化好渣，合理控制精煉時間，控制白渣低熔點、高堿度和低氧化性，以達到精煉效果好的目的。另外，為了提高白渣的流動性，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 冶煉結果

通過采取以上工藝控制措施，對HRB500cE 前5 爐鋼液生產情況進行統計，如表3 所示。

圖1 裝料操作

表3 冶煉結果

3 結論

（1）通過采用合理化學成分設計，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，制備了化學成分符合國家標準的鋼液成分，鋼液具有較低氮含量。

（2）本次生產試驗冶煉周期、安全生產等均在正常范圍內，說明電爐冶煉工藝是合理可行的，可以進行大批量生產。