HRB500aE耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋EAF冶煉生產(chǎn)實(shí)踐

李維華，林致明

（福建三寶鋼鐵有限公司技術(shù)中心，福建 漳州 363000）

經(jīng)研究，在全球內(nèi)，因鋼鐵腐蝕導(dǎo)致其失效造成當(dāng)年經(jīng)濟(jì)損失約4%，被腐蝕的鋼鐵占鋼鐵總產(chǎn)量比約20%，另外，在我國(guó)金屬失效造成的直接經(jīng)濟(jì)損失已經(jīng)超過(guò)了當(dāng)年自然災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失，約占當(dāng)年GDP的3%～5%。其中有一半以上的鋼鐵暴露在在大氣中，以在工業(yè)大氣和海洋大氣中腐蝕最突出，這給國(guó)家和社會(huì)造成了較大的資源浪費(fèi)和不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，因此，研究耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋具有較大的實(shí)際價(jià)值[1-4]。

當(dāng)前，耐大氣腐蝕鋼的研究主要有兩種，一種是在鋼鐵表面涂抹隔絕層隔斷鋼鐵與大氣接觸，另一種是通過(guò)改變鋼鐵本身化學(xué)成分和組織來(lái)延緩大氣腐蝕速率，其中第二種具有使用成本低，耐蝕性能長(zhǎng)久等優(yōu)勢(shì)。鑒于以上分析，公司于2020年初決定開(kāi)始耐大氣腐蝕鋼筋的研發(fā)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作和公司內(nèi)部研討，決定采用加入Cu、Cr、Ni、Mo和V這五種元素進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，取得了較好的成績(jī)，本文主要研究電爐冶煉工藝部分[5-8]。

1 冶煉過(guò)程控制

1.1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

通過(guò)研究鋼中五大元素及稀有元素在耐工業(yè)大氣腐蝕鋼筋HRB400aE中的作用，參考國(guó)標(biāo)GB/T 33953-2017化學(xué)成分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)化學(xué)成分設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.2 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(shù)控制在3次以內(nèi)。經(jīng)研究，裝料的合理性直接對(duì)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(chǎn)生重要影響。通過(guò)積累多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，煉鋼三廠裝料操作按照以下原則進(jìn)行裝料操作：下致密、上疏松、爐門(mén)口無(wú)大料和四周低，以達(dá)到不搭橋、效率高、熔化快和穿井快的目的。

1.3 熔化期操作控制

熔化期是整個(gè)電爐冶煉的關(guān)鍵時(shí)期，也是占用時(shí)間最長(zhǎng)的時(shí)期，其約占比冶煉時(shí)間60%，耗電量占比約75%，熔化期的關(guān)鍵操作包括：造渣提前、吹氧及時(shí)和供電合理，以達(dá)到前期脫磷、提前造渣和減少鋼液揮發(fā)與吸氣。煉鋼三廠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，熔化過(guò)程、電極位置、必要條件和操作辦法按圖1進(jìn)行實(shí)施。

圖1 爐料熔化過(guò)程與操作

表1 化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)

表3 冶煉結(jié)果

表2 精煉渣成分

1.4 氧化期操作控制

電爐冶煉氧化期的主要任務(wù)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(biāo)溫度。為了合理控制氧化期冶金反應(yīng)，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。

1.5 出鋼及預(yù)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(yù)脫氧合金化操作采用先預(yù)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(yù)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(shí)機(jī)控制在1/4～1/3，加完時(shí)機(jī)控制在2/3～3/4，殘錳量按0.11wt%計(jì)算，出鋼量按95.00t計(jì)算。

1.6 鋼包精煉操作控制

鋼包精煉的主要任務(wù)包括：調(diào)節(jié)上鋼溫度、調(diào)整化學(xué)成分、控制生產(chǎn)節(jié)奏和凈化鋼液。鋼包精煉重點(diǎn)在于控制精煉白渣，做到早成渣，化好渣，合理控制精煉時(shí)間，控制白渣低熔點(diǎn)、高堿度和低氧化性，以達(dá)到精煉效果好的目的。另外，為了提高白渣的流動(dòng)性，采用CaO-Al2O3-SiO2系精煉渣，精煉渣成分如表2所示。

2 冶煉結(jié)果

通過(guò)采取以上工藝控制措施，對(duì)HRB500aE前5爐鋼液生產(chǎn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表3所示。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)采用合理化學(xué)成分設(shè)計(jì)，控制好步料操作控制、熔化期操作控制氧化期操作控制、出鋼及預(yù)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(xué)成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼液成分，鋼液具有較低氮含量。

（2）本次生產(chǎn)試驗(yàn)冶煉周期、安全生產(chǎn)等均在正常范圍內(nèi)，說(shuō)明電爐冶煉工藝是合理可行的，可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。