CN113355585A - 一种含钒生铁微合金化生产的hrb400e及方法 - Google Patents

一种含钒生铁微合金化生产的hrb400e及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含钒生铁微合金化生产的HRB400E及方法，该方法包括周转钢包内投放生铁块、在线烘烤、脱氧合金化、钢水浇铸。本发明具有生产成本低、工艺适用性及控制性强等特点，大幅降低了GB/T 1499.2‑2018实施后HRB400E钢筋生产成本，改善了抗震性能和耐蚀性能，提高了产品市场竞争力，具有显著的经济和社会效益。

Description

一种含钒生铁微合金化生产的HRB400E及方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种含钒生铁微合金化生产的 HRB400E及方法。
背景技术
面对日趋严峻的钢材市场形势及合金价格变化情况，为进一步降低GB/T 1499.2-2018新标准实施后红钢HRB400E抗震钢筋生产成本，从高能耗向资源节约型发展已成为必然趋势。
目前国内HRB400E抗震钢筋基本上通过转炉+钒氮合金微合金化+连铸+高线轧制工艺生产。微合金化采用高碳锰铁+硅铁+硅锰+高硅铌铁(FeNb60)或钒氮合金。由于高硅铌铁(FeNb60)或钒氮合金价格较高导致了合金吨钢成本居高不下，以Ф16-25mm的为例，铌微合金化工艺成本为245.92元/吨。
为了降低合金吨钢生产成本，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种含钒生铁微合金化生产的HRB400E 及方法，与以前的技术相比，本发明的方法减少加工工序和钢材消耗，有效降低了吨钢合金消耗成本。
本发明的技术方案具体如下：
一种含钒生铁微合金化生产HRB400E的方法，包括如下步骤：
步骤(1)周转钢包内投放生铁块
采用含钒V≥0.95wt％的生铁块，在钢包在线烘烤装置平台处，投入到周转钢包内；
步骤(2)在线烘烤
对其进行烘烤，烘烤时间≥6min，保证钢包红包出钢，加入含钒V≥0.95wt％的生铁块每炉300～1000kg，视转炉终点温度控制确定；
步骤(3)脱氧合金化
采用脱氧剂、碳化硅、硅铁、高碳锰铁、硅锰合金、铌铁、硅氮合金进行脱氧合金化，在出钢至1/4～1/3时开始加入，出钢至2/3～3/4时加完；出钢过程全程吹氩，钢水到站吹氩≥4min，适当增加吹氩搅拌强度至0.4MPa，吹氩结束后取样检验，然后连铸；
步骤(4)钢水浇铸
在中间包温度为1520～1545℃，拉速为2.5～3.0m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.6～8.0L/kg的条件下，将钢水浇铸成钢坯，即得到HRB400E。
进一步地，步骤(1)中，采用人工方式或电动设备的方式投入。
进一步地，步骤(2)中，利用在线烘烤器对其进行烘烤；按每炉300-1000kg 加入。
进一步地，步骤(3)中，合金加入顺序为：脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→铌铁→硅氮合金。
进一步地，步骤(3)中，各合金的添加量见表1，采用铁芯铝、硅铝钙等脱氧剂进行脱氧：
表1合金加入参考表
Figure BDA0003042378360000021
进一步地，步骤(4)中，采用R9m直弧形连续矫直5机5流或R8m直弧形连续矫直4机4流小方坯铸机将钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯。
本发明还涉及的上述的方法得到的HRB400E。
本发明在转炉出钢用的周转钢包中加入300-1000kg/炉含钒生铁 (V≥0.95wt％)，利用在线烘烤器对其进行烘烤，烘烤时间≥6min。通过在转炉出钢过程中，利用含钒生铁来代贴部分高硅铌铁(FeNb60)或钒氮合金进行微合金化，从而降低生产成本。
为进一步提高微合金元素析出强化效果，出钢前在钢包加入含钒生铁(V≥0.95wt％)300-1000kg/炉，利用在线烘烤器对其进行烘烤，烘烤时间≥6分钟。
脱氧合金化工艺控制，采用脱氧剂、碳化硅、硅铁、高碳锰铁、硅锰合金、铌铁、硅氮合金进行脱氧合金化。合金加入顺序为：脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→铌铁→硅氮合金在出钢至1/4～1/3时开始加入，出钢至 2/3～3/4时加完。
由于合金加入量大，为降低出钢温降，生产过程中必须对合金、碳化硅及钢包进行充分烘烤。
出钢前开启氩气，确保出钢全程底吹氩。红包出钢时严禁下渣；氩站吹氩处理≥4min,然后连铸。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
本发明具有生产成本低、工艺适用性及控制性强等特点，大幅降低了GB/T1499.2-2018实施后HRB400E钢筋生产成本，改善了抗震性能和耐蚀性能，提高了产品市场竞争力，具有显著的经济和社会效益。
经过工艺试验统计吨钢合金成本与以前的相比，吨钢降低了9.28元/吨，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。按2020年红钢公司年产153万吨计算，每年可以节约生产成本1419.84万元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例的含钒生铁微合金化生产HRB400E的方法，按以下进行：
步骤(1)周转钢包内投放生铁块
采用含钒V≥0.95wt％的生铁块，在钢包在线烘烤装置平台处，采用人工方式或电动设备的方式投入到周转钢包内。
步骤(2)在线烘烤
利用在线烘烤器对其进行烘烤，烘烤时间≥6min，保证钢包红包出钢。视转炉终点温度，按每炉加入生铁块300kg。
步骤(3)转炉初炼工序
采用50吨转炉进行吹炼，计划出钢56t，出钢钢液成分C：0.06wt％，P： 0.023wt％，出钢过程中向钢包加入钒氮合金8kg，以及碳粉、硅锰合金、硅铁，钢包钢液成分C：0.23wt％，Si：0.63wt％，Mn：1.50wt％，V：0.02wt％；
步骤(4)脱氧合金化
采用脱氧剂、碳化硅、硅铁、高碳锰铁、硅锰合金、铌铁、钒氮合金进行脱氧合金化。合金加入顺序为：脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→铌铁→硅氮合金合金在出钢至1/4时开始加入，出钢至2/3时加完。
为确保生铁块熔化，出钢过程全程吹氩，钢水到站吹氩≥4min，适当增加吹氩搅拌强度至0.4MPa，吹氩结束后取样检验，然后连铸。
步骤(5)钢水浇铸
在中间包温度为1520℃，采用典型拉速浇铸，1#、2#R8m小方坯铸机拉速按2.5m/min控制，3#R9m小方坯铸机拉速按2.7m/min控制。结晶器冷却水流量为130m3/h，二冷比水量为1.7L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5 流或R8m直弧形连续矫直4机4流小方坯铸机将钢水浇铸成断面150mm×150mm 的钢坯，即得到HRB400E。
实施例2
本实施例的含钒生铁微合金化生产HRB400E的方法，按以下进行：
步骤(1)周转钢包内投放生铁块
采用含钒V≥0.95wt％的生铁块，在钢包在线烘烤装置平台处，采用人工方式或电动设备的方式投入到周转钢包内。
步骤(2)在线烘烤
利用在线烘烤器对其进行烘烤，烘烤时间≥6min，保证钢包红包出钢。视转炉终点温度，按每炉加入生铁块500kg。
步骤(3)转炉初炼工序
采用50吨转炉进行吹炼，计划出钢56t，出钢钢液成分C：0.05wt％，P： 0.028wt％，出钢过程中向钢包加入钒氮合金8kg，以及碳粉、硅锰合金、硅铁，钢包钢液成分C：0.22wt％，Si：0.64wt％，Mn：1.45wt％，V：0.02wt％；
步骤(4)脱氧合金化
采用脱氧剂、碳化硅、硅铁、高碳锰铁、硅锰合金、铌铁、钒氮合金进行脱氧合金化。合金加入顺序为：脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→铌铁→硅氮合金合金在出钢至1/4时开始加入，出钢至3/4时加完。
为确保生铁块熔化，出钢过程全程吹氩，钢水到站吹氩≥4min，适当增加吹氩搅拌强度至0.4MPa，吹氩结束后取样检验，然后连铸。
步骤(5)钢水浇铸
在中间包温度为1520℃，拉速为2.8m/min，结晶器冷却水流量为120m3/h，二冷比水量为1.6L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流或R8m直弧形连续矫直4机4流小方坯铸机将钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，即得到HRB400E。
实施例3
本实施例的含钒生铁微合金化生产HRB400E的方法，按以下进行：
步骤(1)周转钢包内投放生铁块
采用含钒V≥0.95wt％的生铁块，在钢包在线烘烤装置平台处，采用人工方式或电动设备的方式投入到周转钢包内。
步骤(2)在线烘烤
利用在线烘烤器对其进行烘烤，烘烤时间≥6min，保证钢包红包出钢。，视转炉终点温度，按每炉加入生铁块1000kg。
步骤(3)转炉初炼工序
采用50吨转炉进行吹炼，计划出钢56t，出钢钢液成分C：0.10wt％，P： 0.031wt％，出钢过程中向钢包加入钒氮合金8kg，以及碳粉、硅锰合金、硅铁，钢包钢液成分C：0.20wt％，Si：0.60wt％，Mn：1.47wt％，V：0.02wt％。
步骤(4)脱氧合金化
采用脱氧剂、碳化硅、硅铁、高碳锰铁、硅锰合金、铌铁、钒氮合金进行脱氧合金化。合金加入顺序为：脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→铌铁→硅氮合金合金在出钢至1/4时开始加入，出钢至3/4时加完。
为确保生铁块熔化，出钢过程全程吹氩，钢水到站吹氩≥4min，适当增加吹氩搅拌强度至0.4MPa，吹氩结束后取样检验，然后连铸。
步骤(5)钢水浇铸
在中间包温度为1520℃，方坯连铸工序：全程保护浇注工艺，中间包过热度控制25℃，各流拉速控制为2.4m/min，二冷冷却强度0.82L/kg。的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流或R8m直弧形连续矫直4机4流小方坯铸机将钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，即得到HRB400E。
经过在红钢炼钢厂开展了钒(铌)微合金控轧工艺(添加400kg含钒生铁)生产Φ16-20mm HRB400E工艺试验，其中铌微合金控轧工艺生产Φ16mm 9批次、Φ18mm 3批次、Φ20mm、Φ25 5批次；钒微合金控轧工艺生产Φ16mm 8批次、Φ18mm 4批次，共计29批次，
实施例1、2、3得到的钢材质量均满足新标准GB/T 1499.2-2018的要求，如下表2所示：
表2
Figure BDA0003042378360000061
铸坯外形的检验及判定按Q/KGS28-2014标准执行,铸坯流动卡片上标识牌号为HRB400E，并注明轧制规格。
本实施例中：
1、含钒生铁加入量与各元素的回收情况
转炉出钢量55吨，终点残钒含量0.005％，含钒生铁中各元素的回收率按91％计算，含钒生铁加入量与各元素的回收情况见表3所示。
表3含钒生铁加入量与各元素的回收情况(％)
Figure BDA0003042378360000062
由表2可知：含钒生铁加入量±100kg，钢水C±0.0051％、Si±0.0013％、Mn ±0.0004％、V±0.0015％、P±0.0003％、S±0.0002％。
2、含钒生铁成分对钢水成分的影响
(1)含钒生铁成分C±0.1％，钢水C±0.0016％；
(2)生铁成分Si±0.1％，钢水Si±0.0016％；
(3)生铁成分Mn±0.1％，钢水Mn±0.0016％；
(4)生铁成分V±0.1％，钢水V±0.0016％；
3、含钒生铁烘烤温度及加入量对钢水温度的影响
(1)含钒生铁烘烤温度为25℃时，加入量增(减)100kg，钢水温度约降 (升)2.27℃。
(2)含钒生铁烘烤温度为200℃时，加入量增(减)100kg，钢水温度约降 (升)2℃。
(3)含钒生铁烘烤温度为400℃时，加入量增(减)100kg，钢水温度约降 (升)1.66℃。
(4)含钒生铁烘烤温度为600℃时，加入量增(减)100kg，钢水温度约降 (升)1.34℃。
(5)含钒生铁烘烤温度为800℃时，加入量增(减)100kg，钢水温度约降 (升)1.02℃。
(6)含钒生铁加入量为500kg时，烘烤温度增(减)100℃，钢水温度约升 (降)±0.81℃。
(7)含钒生铁加入量为1000kg时，烘烤温度增(减)100℃，钢水温度约升(降)1.62℃。
对比试验
Figure BDA0003042378360000071
Figure BDA0003042378360000081
经过工艺试验统计吨钢合金成本与以前的技术相比，每炉添加500kg含钒生铁时，吨钢降低了9.28元/吨，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。
本实施例的关键工艺或工艺参数起到显著作用，并非本领域的常规手段。
按2020年红钢公司年产153万吨计算，每年可以节约生产成本1419.84万元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含钒生铁微合金化生产HRB400E的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）周转钢包内投放生铁块
采用含钒V≥0.95wt%的生铁块，在钢包在线烘烤装置平台处，投入到周转钢包内；
步骤（2）在线烘烤
对其进行烘烤，烘烤时间≥6 min，保证钢包红包出钢，加入含钒V≥0.95wt%的生铁块每炉300～1000kg，视转炉终点温度控制确定；
步骤（3）脱氧合金化
采用脱氧剂、碳化硅、硅铁、高碳锰铁、硅锰合金、铌铁、硅氮合金进行脱氧合金化，在出钢至1/4～1/3时开始加入，出钢至2/3～3/4时加完；出钢过程全程吹氩，钢水到站吹氩≥4min，适当增加吹氩搅拌强度至0.4 MPa，吹氩结束后取样检验，然后连铸；
步骤（4）钢水浇铸
在中间包温度为1520～1545℃，拉速为2.5～3.0m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.6～8.0L/kg的条件下，将钢水浇铸成钢坯，即得到HRB400E。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用人工方式或电动设备的方式投入。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，利用在线烘烤器对其进行烘烤；按每炉300-1000 kg加入。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，合金加入顺序为：脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→铌铁→硅氮合金。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，各合金的添加量见表1，采用铁芯铝、硅铝钙等脱氧剂进行脱氧：
表1合金加入参考表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，采用R9m直弧形连续矫直5机5流或R8m直弧形连续矫直4机4流小方坯铸机将钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯。
7.权利要求1-6之一的方法得到的HRB400E。
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