轉爐冶煉耐海水腐蝕HRB500cE生產試驗

李維華 林致明 王偉 王光文

摘 ? 要：本文通過化學成分設計確定了鋼筋混凝土用耐蝕鋼筋HRB500cE冶煉的化學成分，通過控制裝入制度、供氧制度、造渣制度、溫度及終點控制制度、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標化學成分要求的鋼液。試驗結果表明，鋼液具有較低的氮含量，并且試驗過程中的冶煉周期均在合理范圍內，后續可以批量生產。

關鍵詞：HRB500cE ?合金化 ?吹氬 ?耐腐蝕鋼筋 ?冶煉

中圖分類號：TF71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0085-03

HRB500cE是一種500MPa級耐工業大氣腐蝕鋼筋，是國標GB/T 33953-2017《鋼筋混凝土用熱耐蝕鋼筋》里規定的一種耐蝕鋼筋，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，腐蝕過程是滲透到混凝土內部的氯離子引起鋼筋表面鈍化膜破壞，最終導致混凝土開裂破壞[1-4]。

人們為了延緩和減少鋼筋腐蝕現象，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，但這些方法要么成本高要么防腐效果不理想。為了減緩沿海建構筑物和工業氣候環境鋼筋腐蝕速度，三寶鋼鐵有限公司決定采用微合金化和控軋控冷工藝開發耐工業大氣腐蝕鋼筋HRB500cE，此鋼種在經濟性與耐海水腐蝕性方面將具有較高利用價值[5-8]。

1 ?國標冶煉要求

鋼筋混凝土用HRB500cE耐蝕鋼筋新國標國標GB/T 33953-2017于2017年7月12日發布，2018年4月1日開始實施，冶煉工藝只能采用轉爐或者電爐工藝，必要時可采用爐外精煉，化學成分要求如表1所示，其中為了進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，鋼的氮含量應不大于0.012%，供方如能保證可不作分析，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。

2 ?冶煉過程控制

鋼筋混凝土用HRB500cE生產采用轉爐煉鋼和鎮靜鋼脫氧方法，整個工藝流程為裝入操作→100t轉爐冶煉→出鋼及脫氧合金化→吹氬→連鑄，具體控制過程如下。

2.1 化學成分設計

結合螺紋鋼HRB500cE相關元素在鋼筋中所發揮的作用及國標GB/T 33953-2017規定的化學范圍要求，設計了鋼筋混凝土用螺紋鋼HRB500cE相關元素含量控制標準，如表2所示。

2.2 裝入制度

轉爐裝入制度采用定量裝入，根據爐況、生產組織情況、鐵水成分和溫度來調整廢鋼加入量，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°，擴張角為11°30′，喉口長度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，火焰情況不正常時槍位可以適當調節，以化渣正常為宜。

2.4 造渣制度

造渣制度采用分批加料法。開吹火焰正常后，根據鐵水成分與溫度情況，并結合操作經驗，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。

2.5 溫度及終點控制制度

過程溫度控制保證化好渣，不噴濺不返干，溫度平穩上升;終點溫度控制在1640℃～1670℃，開澆第一爐、新出鋼口和新鋼包等特殊情況可以適當提高出鋼溫度。終點C含量控制在0.06～0.13wt%，防止鋼水氧含量高，影響鋼水質量;終點P含量控制在0.020wt%以下，防止擋渣失敗時回磷導致鋼水P含量過高造成化學廢品。

2.6 出鋼及脫氧合金化制度

出鋼過程采用擋渣球進行擋渣操作，確保擋渣成功率達到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）、硅錳合金進行脫氧合金化。合金加入順序為：脫氧劑→硅鐵合金→硅錳合金→貴重金屬（銅、鉻鐵和鎳鐵），合金在出鋼至1/4～1/3時開始加入，出鋼至2/3～3/4時加完，合金加入量參考出鋼量按95.00t/爐計，冶煉鋼水殘Mn按0.10wt%計，硅鐵、硅錳合金增C按0.020wt%計，可根據冶煉終點、出鋼量等情況調整合金加入量。

2.7 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，足夠的吹氬時間既能促進鋼液中的夾雜物充分上浮，也能促進鋼水溫度的均勻分布，可以提高測溫的準確性，吹氬工藝控制如表4所示。

2.8 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5所示。

3 ?結論

（1）通過采用合理化學成分設計，控制好轉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HRB500cE的化學成分，并且鋼液氮含量較低。

（2）試驗工藝生產HRB500cE鋼液冶煉周期均在正常生產控制范圍之內，在以后日常生產中是合理可行和值得推廣的。

參考文獻

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[2] 吳紅艷，張麒，翁鐳，等.含Ti耐海水腐蝕鋼的顯微組織及性能[J].材料熱處理學報，2018，39（3）：65-72.

[3] 余偉.耐海水腐蝕不銹鋼/碳鋼復合帶肋鋼筋軋制技術[A].中國金屬學會.第十一屆中國鋼鐵年會論文集——S03.軋制與熱處理.中國金屬學會：中國金屬學會[C].2017.

[4] 張建春，蔣金洋，李陽，等.耐海水腐蝕鋼筋00Cr10MoV在模擬混凝土孔隙液中鈍化膜的研究[J].中國腐蝕與防護學報，2016，36（5）：441-449.

[5] 鄔早勤，尹紹江，王云閣.耐海水腐蝕鋼的腐蝕性能評價與機理研究[J].寬厚板，2016，22（3）：10-14.

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[7] 郭慧英，張宇，何玉春，等.低合金耐海水腐蝕鋼的開發[J].鋼鐵，2013，48（9）：71-76.

[8] 李維華，呂維純，陳貴和，等.φ22mm耐海洋腐蝕鋼筋HRB500cE產品開發[J].福建冶金，2019，48（6）：28-32.