CN113186457A - 一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢hrb400e及其冶炼方法 - Google Patents

一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢hrb400e及其冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E及其冶炼方法，将钢液进行铁水预处理、转炉冶炼、转炉出钢、吹氩、LF精炼和方坯连铸，通过改变铸坯生产和浇次生产模式，实现整浇次80%以上的钛微合金化HRB400E生产，获得了一种综合生产成本低的钛微合金化热轧带肋钢筋用钢。

Description

一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E及其冶炼方法
技术领域
本发明属于冶炼技术领域，涉及一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E及其冶炼方法。
背景技术
带肋钢筋在基础建设中大量应用，钢筋质量直接关系到建构筑物的使用性能，影响着人民生活的方方面面，采用微合金化工艺来保障和稳定带肋钢筋HRB400E应用性能，不再采用提高碳、强穿水等方法，以牺牲焊接等应用性能为代价来生产是行业共识。在HRB400E的生产中，主要微合金化元素有3种，分别是V、Nb和Ti，从微合金化效果、工艺稳定性和经济性等方面综合考虑，大多数企业采用钒氮微合金化工艺生产HRB400E。2017年7月底开始，钒氮合金价格从15万元/吨急剧上涨到35万元/吨，仅钒氮合金一项，就导致HRB400E成本上涨60元/吨钢，同时2018年钒氮合金继续持续上涨，为应对钒氮合金价格急剧攀升带来的HRB400E制造成本上升问题，很多企业开展了HRB400E微合金化工艺应用研究工作，尤其是对炼钢铸坯生产要求高、综合生产成本低的钛微合金化HRB400E生产工艺再次进入人们的视野。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400及其冶炼方法。
为此，本发明采取以下技术方案：
一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E的冶炼方法，包括铸坯生产和浇次生产，所述铸坯生产包括如下步骤：
a.铁水预处理：高炉铁水经脱硫处理、混铁炉混铁后，使入转炉铁水S≤0.060%；
b.转炉冶炼：采用单渣法冶炼，50吨顶吹转炉吹炼枪位800mm～850mm、工作氧压0.85MPa～0.95MPa，按碱度2.5～3.0加入石灰，吹炼终点氧枪降至最低枪位深吹60s～90s后倒炉，使转炉终点成分为C：0.07%～0.15%、P≤0.028%、S≤0.040%，出钢温度1600℃～1660℃；
c.转炉出钢：出钢过程中，配加碳粉增碳，配加硅铁、硅锰和铝锰铁0.8kg/t～1.8kg/t进行脱氧合金化，其中，当出钢碳含量≤0.08%时，将铝锰铁按1.5～1.8kg/t配加，当出钢碳含量＞0.08%时，按0.8～1.2kg/t配加，出钢时采用定点划线和炉内钢渣液面综合判断挡渣方法挡渣，最终使钢水成分为C：0.17%～0.22%、Si≤0.45%～0.55%、Mn：1.30%～1.45%、P≤0.028%、S≤0.040%；
d.吹氩站：吹氩站使用氩气底吹，钢水到吹氩站，吹氩3～5min后，加入低碳低硅覆盖剂出站；
e.LF精炼：①钢水至精炼位，吹氩流量调至10m3/h～20m3/h，向钢包渣面投入0.2kg/t～0.4kg/t钢渣改质剂进行渣面脱氧，②先采用14000A～15000A供电升温1.5min～2min，而后采用25000A～26000A供电、并将吹氩流量调至20m3/h～40m3/h，过程中分2批加入石灰，第一批加入5kg/t～6kg/t石灰、第二批加入2kg/t～3kg/t石灰造渣，按每分钟升温5℃计算，使LF一次取样温度达到1590℃～1620℃，③二次升温、调渣，将成分调整到C：0.20%～0.25%、Si：0.50%～0.60%、Mn：1.48%～1.58%、P≤0.040%、S≤0.012%，④将喂线速度调至3m/s～3.2m/s，喂入1m/t～1.4m/t硅钙线，钢中全铝含量大于80PPm时，按上限喂入，钙处理完毕后，定量喂入2m/t低氮钛线，喂入时底吹强度为1～5m3/h，软吹时间≥3min，⑤将LF出站温度调整到1570℃～1595℃，加入低碳低硅覆盖剂出站；
f.方坯连铸：①安装上注流保护套管后，打开滑动水口，②在中包液面达到 300mm左右时加入0.8kg/t～1.2kg/t低碳低硅覆盖剂，③连浇温度1515℃～1535℃、中包拉速2.6m/min～3.0m/min，根据中包温度调整拉速，拉速调整幅度小于0.2m/min、拉速调整间隔时间大于30s；④采用普碳钢自动配水模式，二冷各段配水系数为0 段：-20%、Ⅰ段：-20%、Ⅱ：-15%、关闭Ⅲ段水。
进一步地，所述浇次生产包括如下步骤：
a.将整浇次中钛微合金化HRB400E占浇次HRB400E的比例调整为0.80～0.82：1；
b.将数量占8%～9%的炉次浇注钒氮微合金化HRB400E，继续将数量占27%～28%的炉次浇注钛微合金化HRB400E，继续将数量占5%～6%的炉次浇注钒氮微合金化HRB400E，继续将数量占27%～28%的炉次浇注钛微合金化HRB400E，继续将数量占5%～6%的炉次浇注钒氮微合金化HRB400E，继续将数量占27%～28%炉浇注钛微合金化HRB400E。
进一步地，所述钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E按重量百分比其成分为：C0.20～0.25％、Si 0.50～0.60％、Mn 1.48～1.58％、P 0～0.040％、S 0～0.012％、Ti0.025～0.045％，余量是Fe和不可避免的杂质。
在行业生产HRB400E钢种时基本不会采用钛作为微合金化元素生产HRB400E，其根源在于钛性质活波，易与钢中的氧、硫元素反应，产生大量的非金属化合物，造成钢水可浇性性差，钢水可浇性问题无法有效解决，限制了微合金化元素钛在热轧带肋钢筋上的应用。本发明依次通过铸坯生产和浇次生产，实现整浇次80%以上的钛微合金化HRB400E生产，获得了一种综合生产成本低的钛微合金化热轧带肋钢筋用钢，从工艺和生产控制上，降低了钛元素应用难度，实现了钛微合金化HRB400E批量生产。
具体实施方式
下面结合实施方法对本发明的技术方案进行相关说明。
实施例1
一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E的冶炼方法，包括铸坯生产和浇次生产，其中，铸坯生产包括如下步骤：
a.铁水预处理：高炉铁水经脱硫处理、混铁炉混铁后，入转炉铁水S：0.052%；
b.转炉冶炼：采用单渣法冶炼，50吨顶吹转炉吹炼枪位820mm、工作氧压0.90MPa，按碱度2.8加入石灰，使转炉终点成分为C：0.07%、Mn：0.28%、P：0.013%、S：0.035%，出钢温度1651℃；
c.转炉出钢：出钢过程中，配加碳粉增碳，配加180kg硅铁、990kg硅锰和80kg铝锰铁进行脱氧合金化，出钢时采用定点划线和炉内钢渣液面综合判断挡渣方法挡渣，钢包渣层厚度40mm，最终使钢水成分为C：0.21%、Si：0.49%、Mn：1.35%、P：0.015%、S：0.033%；
d.吹氩站：吹氩站使用氩气底吹，钢水到吹氩站，吹氩4min后，加入30kg低碳低硅覆盖剂出站；
e.LF精炼：①钢水至精炼位，吹氩流量调至15m3/h，向钢包渣面投入20kg钢渣改质剂进行渣面脱氧，②先采用14000A～15000A供电升温1.8min，而后采用25000A～26000A供电、并将吹氩流量调至35m3/h，过程中分2批加入400kg/t石灰造渣，LF一次取样温度1599℃，③二次升温、调渣，精炼成分调整结束后，喂入硅钙线60m，④在钙处理完毕后，定量喂入100m低氮钛线；喂入时底吹强度5m3/h，⑤软吹时间5min，将温度调整到1584℃，加入低碳低硅覆盖剂出站，精炼出站成分：C：0.22%、Si：0.56%、Mn：1.55%、P：0.017%、S：0.010%、Ti：0.040%；
f.方坯连铸：①安装上注流保护套管后，打开滑动水口，②在中包液面达到 300mm左右时加入50kg低碳低硅覆盖剂，③使用含钛钢专用保护渣，④连浇温度1515℃～1524℃、中包拉速2.7m/min，⑤采用普碳钢自动配水模式，二冷各段配水系数：0 段：-20%、Ⅰ段：-20%、Ⅱ：-15%、关闭Ⅲ段水。
本实施例中，炼钢工序生产数据见表1-2。
Figure 647640DEST_PATH_IMAGE001
表1 转炉装入供氧数据表
Figure 299202DEST_PATH_IMAGE002
表2 转炉成分温度及脱氧合金化数据表
本实施例中，精炼工序生产数据见表3-4。
Figure 1
表3 精炼工艺参数表
Figure 3
表4 精炼钢水成份表
本实施例中，连铸工序生产数据见表5。
Figure 4
表5连铸温度拉速表
本实施例中成品成份检测数据见表6。
Figure 5
表6钛微合金化HRB400E成品成份表
实施例2
一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E的冶炼方法，包括铸坯生产和浇次生产，其中，铸坯生产包括如下步骤：
a.铁水预处理：高炉铁水经脱硫处理、混铁炉混铁后，入转炉铁水S：0.058%；
b.转炉冶炼：采用单渣法冶炼，50吨顶吹转炉吹炼枪位850mm、工作氧压0.90MPa，按碱度2.8加入石灰，使转炉终点成分为C：0.09%、Mn：0.30%、P：0.018%、S：0.032%，出钢温度1644℃；
c.转炉出钢：出钢过程中，配加碳粉增碳，配加180kg硅铁、890kg硅锰和50kg铝锰铁进行脱氧合金化，出钢时采用定点划线和炉内钢渣液面综合判断挡渣方法挡渣,钢包渣层厚度40mm，最终使钢水成分为C：0.19%、Si：0.50%、Mn：1.41%、P：0.022%、S：0.030%；
d.吹氩站：吹氩站使用氩气底吹，钢水到吹氩站，吹氩4min后，加入30kg低碳低硅覆盖剂出站；
e.LF精炼：①钢水至精炼位，吹氩流量调至12m3/h，向钢包渣面投入20kg钢渣改质剂进行渣面脱氧，②先采用14000A～15000A供电升温2min，而后采用25000A～26000A供电、并将吹氩流量调至32m3/h，过程中分2批加入440kg/t石灰造渣，LF一次取样温度1598℃，③二次升温、调渣，精炼成分调整结束后，喂入硅钙线50m，④在钙处理完毕后，定量喂入100m低氮钛线；喂入时底吹强度4m3/h，⑤软吹时间3min，将温度调整到1583℃，加入低碳低硅覆盖剂出站，精炼出站成分：C：0.22%、Si：0.55%、Mn：1.56%、P：0.026%、S：0.009%、Ti：0.042%；
f.方坯连铸：①安装上注流保护套管后，打开滑动水口，②在中包液面达到 300mm左右时加入50kg低碳低硅覆盖剂，③使用含钛钢专用保护渣，④连浇温度1521℃～1530℃、中包拉速2.6m/min，⑤采用普碳钢自动配水模式，二冷各段配水系数：0 段：-20%、Ⅰ段：-20%、Ⅱ：-15%、关闭Ⅲ段水。
本实施例中，炼钢工序生产数据见下表7-8：
Figure 299388DEST_PATH_IMAGE008
表7 转炉装入供氧数据表
Figure 498288DEST_PATH_IMAGE009
表8 转炉成分温度及脱氧合金化数据表
本实施例中，精炼工序生产数据见下表9-10：
Figure 6
表9 精炼工艺参数表
Figure 7
表10 精炼钢水成份表
本实施例中，连铸工序生产数据见下表11：
Figure 8
表11 连铸温度拉速表
本实施例中成品成份检测数据见下表12：
Figure 9
表12 钛微合金化HRB400E成品成份表

Claims (3)

1.一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E的冶炼方法，包括铸坯生产和浇次生产，所述铸坯生产包括如下步骤：
a.铁水预处理：高炉铁水经脱硫处理、混铁炉混铁后，使入转炉铁水S≤0.060%；
b.转炉冶炼：采用单渣法冶炼，50吨顶吹转炉吹炼枪位800mm～850mm、工作氧压0.85MPa～0.95MPa，按碱度2.5～3.0加入石灰，吹炼终点氧枪降至最低枪位深吹60s～90s后倒炉，使转炉终点成分为C：0.07%～0.15%、P≤0.028%、S≤0.040%，出钢温度1600℃～1660℃；
c.转炉出钢：出钢过程中，配加碳粉增碳，配加硅铁、硅锰和铝锰铁0.8kg/t～1.8kg/t进行脱氧合金化，其中，当出钢碳含量≤0.08%时，将铝锰铁按1.5～1.8kg/t配加，当出钢碳含量＞0.08%时，按0.8～1.2kg/t配加，出钢时采用定点划线和炉内钢渣液面综合判断挡渣方法挡渣，最终使钢水成分为C：0.17%～0.22%、Si≤0.45%～0.55%、Mn：1.30%～1.45%、P≤0.028%、S≤0.040%；
d.吹氩站：吹氩站使用氩气底吹，钢水到吹氩站，吹氩3～5min后，加入低碳低硅覆盖剂出站；
e.LF精炼：①钢水至精炼位，吹氩流量调至10m3/h～20m3/h，向钢包渣面投入0.2kg/t～0.4kg/t钢渣改质剂进行渣面脱氧，②先采用14000A～15000A供电升温1.5min～2min，而后采用25000A～26000A供电、并将吹氩流量调至20m3/h～40m3/h，过程中分2批加入石灰，第一批加入5kg/t～6kg/t石灰、第二批加入2kg/t～3kg/t石灰造渣，按每分钟升温5℃计算，使LF一次取样温度达到1590℃～1620℃，③二次升温、调渣，将成分调整到C：0.20%～0.25%、Si：0.50%～0.60%、Mn：1.48%～1.58%、P≤0.040%、S≤0.012%，④将喂线速度调至3m/s～3.2m/s，喂入1m/t～1.4m/t硅钙线，钢中全铝含量大于80PPm时，按上限喂入，钙处理完毕后，定量喂入2m/t低氮钛线，喂入时底吹强度为1～5m3/h，软吹时间≥3min，⑤将LF出站温度调整到1570℃～1595℃，加入低碳低硅覆盖剂出站；
f.方坯连铸：①安装上注流保护套管后，打开滑动水口，②在中包液面达到 300mm左右时加入0.8kg/t～1.2kg/t低碳低硅覆盖剂，③连浇温度1515℃～1535℃、中包拉速2.6m/min～3.0m/min，根据中包温度调整拉速，拉速调整幅度小于0.2m/min、拉速调整间隔时间大于30s；④采用普碳钢自动配水模式，二冷各段配水系数为0 段：-20%、Ⅰ段：-20%、Ⅱ：-15%、关闭Ⅲ段水。
2.根据权利要求1所述的一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E的冶炼方法，所述浇次生产包括如下步骤：
a.将整浇次中钛微合金化HRB400E占浇次HRB400E的比例调整为0.80～0.82：1；
b.将数量占8%～9%的炉次浇注钒氮微合金化HRB400E，继续将数量占27%～28%的炉次浇注钛微合金化HRB400E，继续将数量占5%～6%的炉次浇注钒氮微合金化HRB400E，继续将数量占27%～28%的炉次浇注钛微合金化HRB400E，继续将数量占5%～6%的炉次浇注钒氮微合金化HRB400E，继续将数量占27%～28%炉浇注钛微合金化HRB400E。
3.根据权利要求1所述的一种钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E的冶炼方法，所述钛微合金化热轧带肋钢筋用钢HRB400E按重量百分比其成分为：C 0.20～0.25％、Si 0.50～0.60％、Mn 1.48～1.58％、P 0～0.040％、S 0～0.012％、Ti 0.025～0.045％，余量是Fe和不可避免的杂质。
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