表 1化學(xué)成分要求（質(zhì)量分數(shù)，%）
- 摘要:中國鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃明確提出全面推廣使用400、500 MPa高強度螺紋鋼筋，促進建筑鋼材升級換代和減量應(yīng)用。本文通過化學(xué)成分設(shè)計確定了鋼筋混凝土用HRB500E螺紋鋼的化學(xué)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(xué)成分要求的鋼液。生產(chǎn)試驗結(jié)果表明，鋼液具有較低的氧含量，并且生產(chǎn)試驗過程中的鋼鐵料消耗、合金消耗和冶煉周期均在合理范圍內(nèi)，后續(xù)可以批量生產(chǎn)。
HRB500E是國標GB1499.2—2018“鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋”規(guī)定的一種熱軋帶肋Ⅳ級鋼筋，舊稱四級鋼筋，屈服強度不小于500 MPa，直徑一般為6~100 mm。目前，世界各國的建筑已向大型化發(fā)展，為了提高大型建筑物的安全性，國外建筑行業(yè)已普遍采用焊接性能好、強度高的500 MPa級鋼筋。為實現(xiàn)我國建筑用鋼筋的升級換代，國內(nèi)已研制成功500 MPa級鋼筋并形成批量生產(chǎn)能力，滿足市場的需求[1-5]。
鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃明確提出，在全國大中城市全面推廣使用400、500 MPa高強度螺紋鋼筋，促進建筑鋼材升級換代和減量應(yīng)用。為了響應(yīng)國家號召和滿足國家對新產(chǎn)品的嚴格要求，同時為了更好更快地取得市場占有率，三寶鋼鐵有限公司于2019年初開始新國標HRB500E產(chǎn)品開發(fā)，進行高硅高錳產(chǎn)品的生產(chǎn)試驗，取得了一定的成績[6-8]。
1. 國標冶煉要求
鋼筋混凝土用HRB500E螺紋鋼新國標GB/T 1499.2—2018于2018年2月6日發(fā)布，2018年11月1日開始實施，規(guī)定其冶煉工藝只能采用轉(zhuǎn)爐或者電爐工藝，必要時可采用爐外精煉，化學(xué)成分要求如表1所示，其中碳當量w(Ceq)可按公式計算：w(Ceq)=w(C)+w(Mn)/6+w(w(Cr)+w(V)+w(Mo))/5+ (w(Cu)+w(Ni))/15，鋼的氮含量(質(zhì)量分數(shù))應(yīng)不大于0.012%，鋼中如有足夠數(shù)量的氮結(jié)合元素，含氮量的限制可適當放寬。
2. 冶煉過程控制
新國標鋼筋混凝土用HRB500E采用轉(zhuǎn)爐煉鋼和鎮(zhèn)靜鋼脫氧方法生產(chǎn)，工藝流程為：裝入操作→100 t轉(zhuǎn)爐冶煉→出鋼及脫氧合金化→吹氬→連鑄。
2.1 化學(xué)成分設(shè)計
結(jié)合螺紋鋼HRB500E的合金元素在鋼筋中所發(fā)揮的作用及國標GB/T 1499.2－2018規(guī)定的化學(xué)成分要求，設(shè)計了鋼筋混凝土用螺紋鋼HRB500E元素含量控制標準，如表2所示。
表 2化學(xué)成分控制標準（質(zhì)量分數(shù)，%）
2.2 裝入制度
轉(zhuǎn)爐裝入制度采用定量裝入，根據(jù)爐況、生產(chǎn)組織情況、鐵水成分和溫度來調(diào)整廢鋼加入量，具體控制情況如表3所示。
表 3裝入制度
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，噴孔夾角12°，擴張角為11°30′，喉口長度7 mm，工作氧壓控制在0.80~0.85 MPa，流量控制在20000~26000 m3/h。吹煉前期槍位控制在1400~1600 mm，中期槍位控制在1500~1800 mm，后期槍位控制在1300~1500 mm，拉碳槍位控制在1200 mm，火焰情況不正常時槍位可以適當調(diào)節(jié)，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(jù)鐵水成分與溫度情況，并結(jié)合操作經(jīng)驗，石灰總量控制在2000~3000 kg，輕燒白云石總量控制在1000~2000 kg，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、三批石灰料根據(jù)吹煉情況適時加入，吹煉結(jié)束之前加完，確保初期渣早化、過程渣化好、終渣化透。
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(wěn)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質(zhì)量分數(shù)控制在0.06%~0.13%，防止鋼水氧含量高，影響鋼水質(zhì)量；終點P質(zhì)量分數(shù)控制在0.020%以下，防止擋渣失敗時回磷導(dǎo)致鋼水P含量過高造成化學(xué)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200 mm。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，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，具體見表4。
表 4脫氧合金化制度
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5所示。
2.8 冶煉結(jié)果
通過采取以上工藝控制措施，對HRB500E前5爐鋼液生產(chǎn)情況進行統(tǒng)計，如表6所示。
表 5吹氬處理控制要求
表 6冶煉結(jié)果
3. 結(jié)束語
通過采用合理化學(xué)成分設(shè)計，控制好轉(zhuǎn)爐煉鋼五大制度和爐后吹氬處理工藝等手段，冶煉獲得了符合國標化學(xué)成分要求的HRB500E，并且鋼液的氧含量和氮含量較低。試驗工藝生產(chǎn)HRB500E鋼液相關(guān)的鋼鐵料消耗、合金消耗和冶煉周期均在正常生產(chǎn)控制范圍之內(nèi)，在日常生產(chǎn)中是合理可行和值得推廣的。
來源;金屬世界