電爐冶煉新國標螺紋鋼HRB400E生產實踐

李維華 林致明

摘 要：本文根據國標和生產實際設計了HRB400E冶煉的化學成分，采用步料操作控制、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鋼包精煉操作控制等工藝操作，成功冶煉出了符合國標化學成分要求的鋼液。結果表明，試驗生產冶煉周期范圍合理，鋼液具有較低氧含量，可以實現量產。

關鍵詞：HRB400E;冶煉;合金化;精煉;電弧爐

中圖分類號：TM724 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）10-0112-02

在建筑業中，HRB400E過去的叫法為三級螺紋鋼抗震鋼筋，是眾多螺紋鋼里面的一種。螺紋鋼屬于小型型鋼鋼材，主要用于鋼筋混凝土建筑構件的骨架，大到高速公路、鐵路、橋梁、涵洞、隧道、防洪水壩等公用設施，小到房屋建筑的基礎，梁、柱、墻、板。生產螺紋鋼的原料鋼坯為經鎮靜熔煉處理的碳素結構鋼或低合金結構鋼，成品鋼筋為熱軋成形、正火或熱軋狀態交貨[1-3]。

2018年11月1日，螺紋鋼實行了新的國標，“地條鋼”產業鏈遭受史無前例的重創，“穿水鋼筋”明確規定不能生產，增加金相組織檢驗要求及其配套檢驗方法，作為判定熱軋鋼筋（主要是通過添加合金元素來提高強度）和穿水鋼筋（主要是通過穿水工藝提高強度）的依據，可有效避免用穿水鋼筋仿冒熱軋鋼筋。為了適應國家對新產品的嚴格要求，公司于2019年初開始了新國標HRB400E產品開發，通過實踐主要開發了高硅高錳產品，取得了一定的成績[4-6]。

1 冶煉過程控制

新國標螺紋鋼HRB400E生產試驗采用堿性電弧爐煉鋼法與LF精煉爐法，脫氧方法采用鎮靜鋼脫氧法，整個工藝流程為70t堿性電弧爐全廢鋼冶煉→出鋼及脫氧合金化→LF精煉爐→方坯連鑄，具體控制過程如下。

1.1 化學成分設計

新國標螺紋鋼HRB400E相關元素在鋼筋中所發揮的作用及國標GB/T 700-2006規定的化學范圍要求，設計了其相關元素含量控制標準，如表1所示。

1.2 步料操作控制

電弧爐裝料操作采用爐頂料罐裝料，裝入量控制在70±10t。為了提高爐襯壽命，減少冶煉時間與合金元素燒損，降低電耗與電極消耗、操作過程中主要控制爐料在料罐中的布料合理性，遵循上疏松、下致密、四周低、中間高、爐門口無大料、穿井快、不搭橋、融化快和效率高的原則，具體控制情況如圖1所示。

1.3 熔化期操作控制

熔化期的主要任務是將塊狀的固體廢鋼快速熔化，并加熱到氧化溫度，同時提前造渣，早期去磷，減少鋼液吸氣與揮發，操作關鍵點在于合理供電、及時吹氧和提前造渣。為了縮短熔化期操作時間，采用強化用氧、減少熱停工時間、廢鋼預熱和提高變壓器輸入功率的措施，具體操作按表2進行。

1.4氧化期操作控制

當固體廢鋼料完成熔化，并達到氧化溫度，脫磷率達到70%～80%以上時進入氧化期，氧化期的主要任務是去除鋼液中的磷、氣體和夾雜物、脫碳和升溫到指定溫度，一般為了冶金反應的進行，氧化開始溫度控制在1550℃～1580℃，后續合理控制金屬料的升溫曲線。

1.5出鋼及預脫氧合金化操作控制

出鋼過程采用偏心爐底無渣出鋼方式，采用脫氧劑（硅鈣鋇和鋁錠）、硅錳合金進行脫氧預合金化。合金加入順序為：脫氧劑→硅錳合金，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。合金加入量計算過程中，出鋼量按68.00t/爐計，鋼液成分按照各元素含量下限控制。

1.6 鋼包精煉操作控制

鋼包精煉操作的主要任務是微調成分、調整溫度、去氣去夾雜和調節電爐與連鑄生產節奏。精煉操作的核心在于白渣精煉，因精煉操作處理周期有限，白渣形成時間越早，則有效精煉時間越長，效果就越好，精煉渣采用CaO-Al2O3-SiO2系，以保障熔渣良好的流動性，實現高堿度、低熔點、低氧化鐵的精煉過程，控制好LF爐內的還原性氣氛，同時做好良好的底吹氬攪拌，保證爐內具有較高的傳質速度，過程中取樣查看鋼液成分情況，適當補加合金元素達到目標值，精煉渣成分如表3所示。

2 冶煉結果

通過采取以上工藝控制措施，對HRB400E前5爐鋼液生產情況進行統計，如表4所示。

3 結論

（1）通過采用合理化學成分設計，控制好電爐煉鋼各個階段操作性和鋼包精煉操作等工藝手段，冶煉獲得了符合國標HRB400E的化學成分，并且鋼液的氧含量較低。

（2）試驗工藝生產HRB400E鋼液相關的氧含量和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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[3] 馮躍平，王建新.Nb微合金化在八鋼生產HRB400E的應用[J].新疆鋼鐵，2019（3）：6-9.

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