90t电炉冶炼耐工业大气腐蚀HRB400aE生产实验

2020-12-06李维华林致明

海峡科技与产业 2020年9期

关键词：电炉

李维华林致明

摘要：本文根据耐工业大气腐蚀钢新国标和生产实际设计了冶炼HRB400aE的化学成分，分别采用步料操作控制、熔化期操作控制、氧化期操作控制、出钢及预脱氧合金化操作控制和LF精炼炉处理等操作手段，制备了化学成分符合国家标准的钢液成分。结果表明，试验生产冶炼周期范围合理，钢液具有较低氮含量，可以实现量产。

关键词：耐工业大气;HRB400aE;电炉;吹氩;精炼

中图分类号：TN108.4 文献标识码：A

长期以来，钢铁材料因高性价比及通用性，在当前工业化高速发展情况下，其消费量逐年增加，据统计，上个十年国内粗钢产量增长达16%。但随着时间的推移，应用钢铁材料的各种设施将面临越来越多的腐蚀问题，腐蚀问题将给中国经济带来非常大的危害，而大气腐蚀造成的经济损失将占总腐蚀损失的一半。为了解决大气腐蚀问题，人们主要开展了五个方面的研究，其中四种研究都是采用隔离的办法减缓钢材腐蚀，其主要缺点是成本高，導致其市场认可度非常低，另外一种是通过改变钢材本身成分和组织的方法来缓解和抑制大气腐蚀，因其制造和使用成本的低廉性，是目前人们主要的研究方向[1-4]。

鉴于耐工业大气腐蚀钢筋的优点和市场前景，同时也为了提高市场占有率和公司生产效益，近年来，公司技术中心已逐渐开始了耐工业大气腐蚀HRB400aE的研发，结合成本与产品性能，目前主要开发含Cu、Cr、Ni、Mo和V的钢筋产品，本文主要介绍90t电炉冶炼研发工艺[5-8]。

1 冶炼过程控制

1.1 化学成分设计

通过研究钢中五大元素及稀有元素在耐工业大气腐蚀钢筋HRB400aE中的作用，参考GB/T 33953-2017化学成分设计标准，本实验化学成分设计见表1。

1.2 装料操作控制

炼钢三厂90t电弧炉装入量控制在90±10t，装料采用料篮操作，每炉钢装料次数控制在3次以内。经研究，装料的合理性直接对冶炼周期、炉衬使用寿命、合金回收率、电能消耗和电极消耗产生重要影响。通过积累多年生产经验，炼钢三厂装料操作按照以下原则进行装料操作：下致密、上疏松、炉门口无大料和四周低，以达到不搭桥、效率高、熔化快和穿井快的目的。

1.3 熔化期操作控制

熔化期是整个电炉冶炼的关键时期，也是占用时间最长的时期，其约占冶炼时间60%，耗电量占比约75%，熔化期的关键操作包括：造渣提前、吹氧及时和供电合理，以达到前期脱磷、提前造渣和减少钢液挥发与吸气。炼钢三厂结合生产实际，熔化过程、电极位置、必要条件和操作办法按图1进行实施。

1.4 氧化期操作控制

电炉冶炼氧化期的主要任务包括：造渣与脱磷、氧化与脱碳、去除气体与夹杂物和升温至目标温度。为了合理控制氧化期冶金反应，炼钢三厂控制氧化期初始温度为1650℃±15℃，后期升温采用“先快后慢”的升温方式。

1.5 出钢及预脱氧合金化操作控制

电炉冶炼完毕后，EAF采用留钢出钢操作方式，避免钢包下渣，提高合金回收率。预脱氧合金化操作采用先预脱氧，然后普通合金脱氧合金化，最后贵重合金合金化的操作方式，及采用硅钙钡和铝锭和预脱氧→SiMn合金脱氧合金化→镍铁、钼铁、铬铁、铜和钒铁合金化的方式。合金加入时机控制在1/4～1/3，加完时机控制在2/3～3/4，残锰量按0.11wt%计算，出钢量按95.00t计算。

1.6 钢包精炼操作控制

钢包精炼的主要任务包括：调节上钢温度、调整化学成分、控制生产节奏和净化钢液。钢包精炼重点在于控制精炼白渣，做到早成渣，化好渣，合理控制精炼时间，控制白渣低熔点、高碱度和低氧化性，以达到精炼效果好的目的。另外，为了提高白渣的流动性，采用CaO-Al2O3-SiO2系精炼渣，精炼渣成分如表2所示。

2 冶炼结果

通过采取以上工艺控制措施，对HRB400aE前5炉钢液生产情况进行统计，如表3所示。

3 结论

（1）通过采用合理化学成分设计，控制好装料操作控制、熔化期操作控制、氧化期操作控制、出钢及预脱氧合金化操作控制和LF精炼炉处理等操作手段，制备了化学成分符合国家标准的钢液成分，钢液具有较低氮含量。

（2）本次生产试验冶炼周期、安全生产等均在正常范围内，说明电炉冶炼工艺是合理可行的，可以进行大批量生产。

参考文献

[1] 李维华，林致明，王伟，王光文.转炉冶炼耐工业大气腐蚀HRB500aE生产试验[J].中国金属通报，2020（3）：102，104.

[2] 赵晓敏，吕刚，银志军，白月琴，邢志刚，杨鲁明.400MPa级稀土耐大气腐蚀抗震钢筋研发[J].包钢科技，2019，45（6）：66-70.

[3] 陈昕，林军，王纪元，陈洁，曾文聪.耐大气腐蚀抗震钢筋HRB500aE的开发[J].轧钢，2019，36（6）：56-62.

[4] 高立军，杨建炜，张旭，曹建平，刘锟，王胜荣.耐候钢锈层稳定化处理剂及其耐大气腐蚀性能研究[J].金属材料与冶金工程，2019，47（5）：21-25.