本申請屬于煉鋼技術領域,特別是涉及一種高耐腐蝕性高強鋼筋及其轉爐制造方法。
背景技術:
在冶煉高鉻耐蝕鋼時,由于鉻的存在大大降低了鋼液中碳和氧元素的或活度,為了達到脫碳保鉻的目的,目前主要是采用電爐一步法或電爐+vod兩步法冶煉,以上冶煉工藝需對鐵水進行脫磷預處理或采用優質廢鋼,冶煉成本高或要求配置特殊設備。轉爐冶煉低碳高鉻鋼時需要在轉爐過程加入高碳鉻鐵,為保證鉻的收得率,出鋼碳要求在0.2%以上。由于鋼水碳含量較高,大多不采用rh爐處理,而是通過vod爐。生產實踐表明,由于鋼中鉻元素對脫碳反應的抑制,使得rh爐的脫碳反應過程更加可控,對于具有rh爐的普鋼廠來說,開發rh爐處理低碳高鉻鋼更具有廣闊的市場前景和經濟價值。
采用轉爐工藝流程生產低碳高鉻鋼,主要面臨的問題除了上述鋼中碳含量的控制之外,最主要的就是溫度控制。冶煉流程冶煉低碳高鉻鋼的合金加入量較大,僅鉻鐵的加入量就在一二十噸,甚至更多,若采用轉爐出鋼后一次性加入的方法,再加上出鋼溫降的影響,鋼水的溫降將達到120℃以上,熱量損失太大。
技術實現要素:
本發明旨在提供一種具有高腐蝕性高強鋼筋的轉爐生產方法,在轉爐冶煉后期加入鉻鐵合金,合理控制熔池的溫度和碳含量,使其滿足熔池中碳元素優先鉻元素氧化的條件,提高爐內的鉻合金收得率,然后經過rh爐進行降碳和合金化處理,使碳含量降低至0.05%以下,從而實現轉爐-rh爐生產成分合格的低碳高鉻鋼水。
為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
本申請實施例公開一種高耐腐蝕性高強鋼筋,化學成分以重量百分比計包括:0<c≤0.05%、7%≤cr≤12%、0<al≤2%、0.3%≤si≤1%、0.3%≤mn≤2%、0<s≤0.02%、0<p≤0.02%,其余為fe和不可避免的雜質。
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋中,該鋼筋直徑為6~40mm。
相應的,本申請還公開了一種高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法,包括步驟:
(1)鐵水脫硫;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入造渣劑,在1330~1380℃溫度下吹氧,得到si≤0.015%、p≤0.03%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,進行吹氧脫碳處理,加入造渣劑和硅鐵;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中熔池碳含量c≥0.2%、溫度t≥1750℃時,開始加入高碳鉻鐵和硅鐵,當熔池內溫度t≥1720℃、c=0.1%~0.3%時停止吹氧,其中,高碳鉻鐵中的碳含量c≥8%;
(5)rh真空脫碳和合金化;
(6)連鑄;
(7)軋制,獲得直徑為6~40mm的具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法中,所述步驟(1)中,使用轉爐進行冶煉,高爐鐵水在鐵水脫硫前必須滿足如下條件:溫度t≥1350℃,0.25%≤si≤0.45%,s≤0.04%,鐵水脫硫使用kr法,控制脫硫后鐵水中s≤0.002%
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法中,所述步驟(2)中,造渣劑及用量為石灰8~11kg/t、輕燒白云石3.5~5.5kg/t、球團礦13.5~19.5kg/t。
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法中,所述步驟(2)中,控制爐渣堿度為1.5~2.5;吹氧過程氧壓為0.7~0.8mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至1.8~2.1m。
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法中,所述步驟(3)中,造渣劑及用量為鎂球2~3kg/t、石灰13.5~22.5kg/t、輕燒白云石11~14kg/t,控制爐渣堿度為3.5~4.0;吹氧升溫過程的氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,逐漸降低至1.9m,硅鐵加入量為2.5~4.5kg/t。
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法中,所述步驟(4)中,吹氧過程的氧壓為0.8mpa、吹氧槍位為1.9m,高碳鉻鐵加完以后降低至1.7m。
優選的,在上述的高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法中,所述步驟(4)中,吹氧過程中,通過加入焦炭控制吹氧結束后熔池內碳含量滿足0.1%≤c≤0.3%。
本申請還公開了一種高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐制造方法,使用180t的轉爐進行冶煉,包括步驟:
(1)鐵水脫硫:取溫度t=1380℃、si=0.3%、s=0.03%的高爐鐵水,在kr脫硫站進行脫硫,脫硫后鐵水中s=0.001%;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入石灰10kg/t、輕燒白云石4kg/t、球團礦16kg/t,控制爐渣堿度為2.0;吹氧過程氧壓為0.75mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至1.9m,控制在1340~1360℃溫度下吹氧10分鐘后出鋼,得到si≤0.015%、p≤0.03%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,分多批批加入鎂球2.5kg/t、石灰16kg/t、輕燒白云石12kg/t、3kg/t的硅鐵,控制爐渣堿度為3.8;吹氧氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,2分鐘后降低至1.9m,使用副槍測定熔池的碳含量和溫度;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中鋼水c=0.3%、溫度t=1760℃時,從料倉陸續加入185kg/t的高碳鉻鐵,并根據副槍測溫結果,分3批加入7.5kg/t硅鐵以及100kg焦炭,當熔池內c=0.2%、溫度t=1740℃時吹煉結束,使鋼水中的cr≥7%,p≤0.02%,s≤0.02%,然后擋渣出鋼;
(5)rh真空脫碳和合金化:將步驟(4)得到的鋼水搬運到rh真空精煉爐進行脫碳和合金化,控制脫碳過程鋼水溫度t≥1620℃,真空槽內壓力低于20mbar,脫碳處理60分鐘后,將鋼水碳含量脫除至0.02%以下,同時調整鋼水中其它合金元素的含量,最終獲得的鋼水成分以重量百分比計為:c≤0.05%、7%≤cr≤12%、al≤2%、0.3%≤si≤1%、0.3%≤mn≤2%、s≤0.02%、p≤0.02%;
(6)連鑄:將步驟(5)得到的鋼水搬運到小方坯連鑄機進行澆注,獲得小方坯;
(7)軋制:將步驟(6)獲得的小方坯在950~1200℃溫度下進行軋制,獲得具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
與現有技術相比,本發明的優點在于:本發明在普通轉爐煉鋼廠不需新增特鋼廠設備的情況下,合理優化工藝參數并利用已有的rh設備,實現了普鋼廠冶煉特鋼的生產方法;具體在初煉鋼水時采用同一座轉爐執行雙聯法操作,確保了鐵水的深脫磷處理效果;在轉爐冶煉后期加入高碳鉻鐵,合理控制熔池的溫度和碳含量,使其滿足熔池中碳元素優先鉻元素氧化的條件,即提高了爐內的鉻合金收得率,又大大降低了合金成本,避免了在轉爐出鋼過程中加入大量合金而導致溫降過大的問題。
具體實施方式
本實施例在普通轉爐煉鋼廠不需新增特鋼廠設備的情況下,合理優化工藝參數并利用已有的rh設備,實現了普鋼廠冶煉特鋼,提出了一種具有高腐蝕性高強鋼筋的轉爐生產方法,通過對工藝和操作的合理設計,在轉爐冶煉終點使鋼水鉻含量達到7%以上,最終鋼中鉻含量控制在7%~12%、碳含量c≤0.05%,滿足了高強度耐蝕鋼的成分要求。
具體地,本實施例公開了一種具有高耐腐蝕性高強鋼筋的轉爐生產方法,鋼的化學成分以重量百分比計包括:c≤0.05%、7%≤cr≤12%、al≤2%、0.3%≤si≤1%、0.3%≤mn≤2%、s≤0.02%、p≤0.02%,其余為fe和不可避免的雜質,生產過程包括以下步驟:
(1)鐵水脫硫:取高爐鐵水,在脫硫站進行脫硫,控制脫硫后鐵水中s≤0.002%;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入25~36kg/t的造渣劑,控制在1330~1380℃溫度下吹氧3~15分鐘,得到si≤0.015%、p≤0.03%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,進行吹氧脫碳處理,分2~3批加入27~39kg/t造渣劑和2.5~4.5kg/t硅鐵,并采用副槍檢測系統監測熔池的碳含量和溫度;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中熔池碳含量c≥0.2%、溫度t≥1750℃時,開始從料倉陸續加入高碳鉻鐵,加入量為160~228kg/t,根據副槍的測溫結果,加入5~10kg/t硅鐵,當熔池內溫度t≥1720℃、c=0.1%~0.3%時停止吹氧,使鋼水中的cr≥7%,p≤0.02%,s≤0.02%,然后擋渣出鋼;
(5)rh真空脫碳和合金化:將步驟(4)得到的鋼水搬運到rh真空精煉爐進行脫碳和合金化處理,控制脫碳過程鋼水溫度t≥1620℃,真空槽內壓力不高于50mbar,脫碳處理20~70分鐘后,將鋼水碳含量脫除至0.02%及以下,同時調整鋼水中其它合金元素的含量,最終獲得的鋼水成分以重量百分比計為:c≤0.05%、7%≤cr≤12%、al≤2%、0.3%≤si≤1%、0.3%≤mn≤2%、s≤0.02%、p≤0.02%;
(6)連鑄:將步驟(5)得到的鋼水搬運到連鑄平臺進行澆注,獲得表面質量和中心質量均合格的連鑄坯,可以是小方坯、大方坯、矩形坯或圓坯;
(7)軋制:將步驟(6)獲得的連鑄坯在950~1200℃溫度下進行軋制,獲得直徑為6~40mm的具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
在一實施例中,步驟(1)中,使用180t的轉爐進行冶煉,所述的高爐鐵水在鐵水脫硫前必須滿足如下條件:溫度t≥1350℃,0.25%≤si≤0.45%,s≤0.04%,鐵水重量為162±5t,鐵水脫硫使用kr法,控制脫硫后鐵水中s≤0.002%。
在一實施例中,步驟(2)中的造渣劑及用量為石灰8~11kg/t、輕燒白云石3.5~5.5kg/t、球團礦13.5~19.5kg/t,控制爐渣堿度為1.5~2.5;吹氧過程氧壓為0.7~0.8mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至1.8~2.1m。
在一實施例中,步驟(3)中的造渣劑及用量為鎂球2~3kg/t、石灰13.5~22.5kg/t、輕燒白云石11~14kg/t,控制爐渣堿度為3.5~4.0;吹氧升溫過程的氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,逐漸降低至1.9m。
在一實施例中,步驟(4)的吹氧過程的氧壓為0.8mpa、吹氧槍位為1.9m,鉻鐵加完以后降低至1.7m。
在一實施例中,步驟(4)的吹氧過程,當副槍檢測熔池碳含量偏低時,則需要加入焦炭,每加入20~30kg焦炭可使鋼水增碳0.01%,以保證吹氧結束熔池內碳含量滿足0.1%≤c≤0.3%的要求。
本發明通過下列實施例作進一步說明:根據下述實施例,可以更好地理解本發明。然而,本領域的技術人員容易理解,實施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明,而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
實施例1:
使用180t的轉爐進行冶煉,生產步驟如下:
(1)鐵水脫硫:取溫度t=1380℃、si=0.3%、s=0.03%、重量為162t的高爐鐵水,在kr脫硫站進行脫硫,脫硫后鐵水中s=0.001%;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入石灰10kg/t、輕燒白云石4kg/t、球團礦16kg/t,控制爐渣堿度為2.0;吹氧過程氧壓為0.75mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至1.9m,控制在1340~1360℃溫度下吹氧10分鐘后出鋼,得到si=0.01%、p=0.03%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,分3批加入鎂球2.5kg/t、石灰16kg/t、輕燒白云石12kg/t、3kg/t的硅鐵,控制爐渣堿度為3.8;吹氧氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,2分鐘后降低至1.9m,使用副槍測定熔池的碳含量和溫度;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中鋼水c=0.2%、溫度t=1760℃時,從料倉陸續加入185kg/t的高碳鉻鐵,并根據副槍測溫結果,分3批加入7.5kg/t硅鐵以及100kg焦炭,當熔池內c=0.2%、溫度t=1740℃時吹煉結束,使鋼水中的cr=9%,p=0.018%,s=0.012%,然后擋渣出鋼;
(5)rh真空脫碳和合金化:將步驟(4)得到的鋼水搬運到rh真空精煉爐進行脫碳和合金化,控制脫碳過程鋼水溫度t≥1620℃,真空槽內壓力低于20mbar,脫碳處理60分鐘后,將鋼水碳含量脫除至0.004%,同時調整鋼水中其它合金元素的含量,最終獲得的鋼水成分以重量百分比計為:c=0.03%、cr=9%、al=1.2%、si=0.8%、mn=0.55%、s=0.012%、p=0.018%;
(6)連鑄:將步驟(5)得到的鋼水搬運到140mm×140mm斷面的小方坯連鑄機進行澆注,獲得表面質量和中心質量均合格的小方坯;
(7)軋制:將步驟(6)獲得的小方坯在950~1200℃溫度下進行軋制,獲得直徑為20mm的具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
實施例2:
使用180t的轉爐進行冶煉,生產步驟如下:
(1)鐵水脫硫:取溫度t=1405℃、si=0.27%、s=0.033%、重量為162.5t的高爐鐵水,在kr脫硫站進行脫硫,脫硫后鐵水中s=0.001%;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入石灰11kg/t、輕燒白云石3.5kg/t、球團礦19.5kg/t,控制爐渣堿度為2.0;吹氧過程氧壓為0.8mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至1.8m,控制在1330~1340℃溫度下吹氧7分鐘后出鋼,得到si=0.008%、p=0.015%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,分3批加入鎂球2kg/t、石灰13.5kg/t、輕燒白云石11kg/t、4.5kg/t的硅鐵,控制爐渣堿度為3.5;吹氧氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,2分鐘后降低至1.9m,使用副槍測定熔池的碳含量和溫度;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中鋼水c=0.3%、溫度t=1760℃時,從料倉陸續加入228kg/t的高碳鉻鐵,并根據副槍測溫結果,分3批加入10kg/t硅鐵以及200kg焦炭,當熔池內c=0.3%、溫度t=1720℃時吹煉結束,使鋼水中的cr=11.5%,p=0.017%,s=0.016%,然后擋渣出鋼;
(5)rh真空脫碳和合金化:將步驟(4)得到的鋼水搬運到rh真空精煉爐進行脫碳和合金化,控制脫碳過程鋼水溫度t≥1620℃,真空槽內壓力低于30mbar,脫碳處理70分鐘后,將鋼水碳含量脫除至0.02%,同時調整鋼水中其它合金元素的含量,最終獲得的鋼水成分以重量百分比計為:c=0.05%、cr=11.5%、al=2%、si=1%、mn=0.3%、s=0.017%、p=0.017%;
(6)連鑄:將步驟(5)得到的鋼水搬運到280mm×280mm斷面的大方坯連鑄機進行澆注,獲得表面質量和中心質量均合格的大方坯;
(7)軋制:將步驟(6)獲得的小方坯在950~1200℃溫度下進行軋制,獲得直徑為40mm的具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
實施例3:
使用180t的轉爐進行冶煉,生產步驟如下:
(1)鐵水脫硫:取溫度t=1380℃、si=0.25%、s=0.04%、重量為163t的高爐鐵水,在kr脫硫站進行脫硫,脫硫后鐵水中s=0.005%;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入石灰8kg/t、輕燒白云石5.5kg/t、球團礦13.5kg/t,控制爐渣堿度為1.5;吹氧過程氧壓為0.7mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至2.1m,控制在1330~1350℃溫度下吹氧5分鐘后出鋼,得到si=0.008%、p=0.025%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,分3批加入鎂球3kg/t、石灰22.5kg/t、輕燒白云石11kg/t、4.5kg/t的硅鐵,控制爐渣堿度為4.0;吹氧氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,2分鐘后降低至1.9m,使用副槍測定熔池的碳含量和溫度;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中鋼水c=0.1%、溫度t=1780℃時,從料倉陸續加入160kg/t的高碳鉻鐵,并根據副槍測溫結果,分3批加入5kg/t硅鐵以及200kg焦炭,當熔池內c=0.1%、溫度t=1750℃時吹煉結束,使鋼水中的cr=7%,p=0.02%,s=0.015%,然后擋渣出鋼;
(5)rh真空脫碳和合金化:將步驟(4)得到的鋼水搬運到rh真空精煉爐進行脫碳和合金化,控制脫碳過程鋼水溫度t≥1620℃,真空槽內壓力低于50mbar,脫碳處理20分鐘后,將鋼水碳含量脫除至0.02%,同時調整鋼水中其它合金元素的含量,最終獲得的鋼水成分以重量百分比計為:c=0.05%、cr=7%、al=0.3%、si=0.3%、mn=2%、s=0.017%、p=0.02%;
(6)連鑄:將步驟(5)得到的鋼水搬運到直徑為380mm的圓坯連鑄機進行澆注,獲得表面質量和中心質量均合格的圓坯;
(7)軋制:將步驟(6)獲得的小方坯在950~1200℃溫度下進行軋制,獲得直徑為6mm的具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
實施例4:
使用180t的轉爐進行冶煉,生產步驟如下:
(1)鐵水脫硫:取溫度t=1395℃、si=0.23%、s=0.03%、重量為165t的高爐鐵水,在kr脫硫站進行脫硫,脫硫后鐵水中s=0.001%;
(2)轉爐脫硅、脫磷:將步驟(1)得到的脫硫鐵水在轉爐內進行脫硅、脫磷,加入石灰10kg/t、輕燒白云石5kg/t、球團礦15kg/t,控制爐渣堿度為2.0;吹氧過程氧壓為0.7mpa、開吹槍位為2.4m,吹氧2分鐘后槍位降低至2.0m,控制在1330~1380℃溫度下吹氧15分鐘后出鋼,得到si=0.008%、p=0.015%的半鋼鋼水;
(3)轉爐脫碳升溫:將步驟(2)得到的半鋼鋼水重新兌入轉爐,分3批加入鎂球3kg/t、石灰20kg/t、輕燒白云石12kg/t、4kg/t的硅鐵,控制爐渣堿度為3.8;吹氧氧壓為0.9mpa,開吹槍位為2.4m,2分鐘后降低至1.9m,使用副槍測定熔池的碳含量和溫度;
(4)轉爐爐內鉻的合金化:當步驟(3)中鋼水c=0.25%、溫度t=1740℃時,從料倉陸續加入200kg/t的高碳鉻鐵,并根據副槍測溫結果,分3批加入7kg/t硅鐵以及150kg焦炭,當熔池內c=0.25%、溫度t=1735℃時吹煉結束,使鋼水中的cr=9.8%,p=0.016%,s=0.012%,然后擋渣出鋼;
(5)rh真空脫碳和合金化:將步驟(4)得到的鋼水搬運到rh真空精煉爐進行脫碳和合金化,控制脫碳過程鋼水溫度t≥1620℃,真空槽內壓力低于40mbar,脫碳處理50分鐘后,將鋼水碳含量脫除至0.004%(此處修改成0.01%),同時調整鋼水中其它合金元素的含量,最終獲得的鋼水成分以重量百分比計為:c=0.04%、cr=9.8%、al=0.5%、si=0.8%、mn=0.65%、s=0.012%、p=0.018%;
(6)連鑄:將步驟(5)得到的鋼水搬運到300mm×390mm斷面的矩形坯連鑄機進行澆注,獲得表面質量和中心質量均合格的矩形坯;
(7)軋制:將步驟(6)獲得的小方坯在950~1200℃溫度下進行軋制,獲得直徑為10mm的具有高耐腐蝕性的高強鋼筋。
對以上實施例生產出的產品進行腐蝕實驗,試驗條件:(5.0±0.05)%的nacl溶液,ph值:6.5~7.2,溶液溫度35±2℃,試驗周期:168小時。腐蝕結果見表1,可以看出,本實施例制造的耐腐蝕鋼筋的腐蝕性能較常規鋼筋提高了8倍以上。
表1腐蝕性能較hrb400提高倍數(按失重速率計算)
最后,還需要說明的是,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。