CN113755741A - 一种复合耐蚀钢的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及炼钢技术领域，具体是一种复合耐蚀钢的制作方法，所述复合耐蚀钢的制作方法包括以下步骤：制作复合腐蚀钢的原料选择、通过转炉对所选择的原料进行炼钢、将转炉炼出的钢水通过钢包、中间包流入结晶器中，并在结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产钢坯以及将制得的钢坯进行轧制；所述的复合耐蚀钢的制作方法主要是利用高炉含Cr、含Ni铁水，到转炉进行冶炼，利用钢水中残余的Cr、Ni元素，然后在连铸拉钢过程中向结晶器中喂入稀土线，生产出复合耐蚀钢，经过控轧空冷工艺轧制出符合国标的耐蚀钢，一方面可以节约生产成本，另一方面可提高钢筋的耐蚀性。

Description

一种复合耐蚀钢的制作方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体是一种复合耐蚀钢的制作方法。
背景技术
我国作为世界钢铁大国，2019年全国粗钢产量近10亿吨，占全球总产量的53.3％。然而，量大面广的普碳钢(占比约70％)和低合金钢(占比约20％)都面临着严重的易腐蚀问题。据统计我国每年因腐蚀造成的损失约占GDP的3-4％，损失巨大。钢铁腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有行业，尤其是基础设施用钢日复一日面对着大气腐蚀，如何以低成本显著提高建筑钢材耐大气腐蚀性能是开发和推广应用新型耐蚀钢的关键问题。稀土被称之为“工业维生素”，加入钢中可起到改善凝固组织、细化固态相变组织、使夹杂物变形无害化、偏聚强化界面、钝化表面锈层等作用，从而显著提高钢的韧性、耐腐蚀性能、抗疲劳性能以及耐热性能。
目前钢筋混凝土用耐蚀钢筋国家标准(GB/T33933-2017)2017年已经颁布，但是目前耐蚀钢生产企业基本上是采用在钢水中添加CrFe、NiFe或Ni板生产耐蚀钢筋，此生产工艺合金加入量大，出钢温度高，成本较高。
为了降低生产成本，寻找一种能够部分替代贵重合金的方法生产耐蚀钢是当务之急。另外目前钢铁企业合金的加入大多是在脱氧合金化时，在出钢过程中进行，但是这种方式加入存在一些弊端，主要表现在合金吸收率低，冶炼工序成本高的特点。尤其是一些贵重合金或对钢水流动性产生影响的合金元素，加入钢包会直接影响到合金收得率，甚至影响到连铸的可浇性，造成生产中断；同时由于吸收率低，造成冶炼成本升高。
针对上述背景技术中的问题，本发明旨在提供一种复合耐蚀钢的制作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合耐蚀钢的制作方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中制作复合耐腐蚀钢存在合金加入量大、出钢温度高以及生产成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合耐蚀钢的制作方法，所述复合耐蚀钢的制作方法包括以下步骤：
制作复合腐蚀钢的原料选择、通过转炉对所选择的原料进行炼钢、将转炉炼出的钢水通过出钢口流入钢包，然后吊至回转台通过中间包流入结晶器中，并在结晶器喂入稀土线浇注成连铸坯，通过连铸工艺生产出钢坯以及将制得的钢坯进行轧制。
作为本发明进一步的方案：所述制作复合腐蚀钢的原料选择步骤包括：选取制作复合腐蚀钢的原料分为主原料、辅原料和合金原料；选取的主原料为：检测合格的废钢以及高炉中含Cr、含Ni的铁水；选取的辅原料为：造渣剂、冷却剂、增碳剂、脱氧剂以及炼钢供气系统；造渣剂选择的是石灰；冷却剂选择的是：生铁块、废钢；增碳剂选择的是：符合炼钢用的石油焦丁；脱氧剂选择的是：硅铝钙；炼钢气体组则包含：氧气、氮气以及氩气；选取的合金原料为：MnSi合金、FeSi合金、VN合金以及NbFe合金。
作为本发明进一步的方案：所述通过转炉对所选择的原料进行炼钢步骤包括：原料投入、铁水包投入、散装料投入、吹气系统吹气进行炼钢、转炉炼钢过程中产生的废气通过废气净化系统进行处理、转炉炼钢中产生的废渣进行收集、生产合格的钢水通过出钢口出钢到钢包、出钢过程的脱氧合金化以及对脱氧合金化后的钢包通过吹气系统进行吹氩处理。
作为本发明进一步的方案：所述原料投入步骤以及铁水投入步骤包括：按照定量份的原料配比向转炉中加入检测合格的废钢以及高炉中含Cr、含Ni的铁水。
作为本发明进一步的方案：所述散装料投入步骤为：按照定量份的原料配比通过高位料仓加入转炉中，投入辅原料中的造渣剂石灰对转炉内部进行造渣，造渣的方式采用单渣法，头批料石灰按照加入总量的2/3控制，二批料按照“少量、勤加、分批次”的原则均匀加入。
作为本发明进一步的方案：所述吹气系统吹气进行炼钢具体步骤为：在转炉炼钢过程中通过吹气系统中的供氧枪进行供氧，供氧中采用变压变枪操作，控制好氧压和枪位，均匀升温；冶炼终点前对供氧枪采取低枪位操作，氧压不小于0.70Mpa。
作为本发明进一步的方案：所述生产合格的钢水通过出钢口出钢到钢包的过程具体步骤为：转炉的终点成分、终点温度符合工艺技术要求后通过钢包进行出钢，出钢时间t≥1.50min，出钢口良好，不出现散流现象；出钢过程中要求全程通过吹气系统持续吹入惰性气体氮气。
作为本发明进一步的方案：所述出钢过程的脱氧合金化具体步骤为：出钢前期，先加入1/3脱氧剂，出钢1/4时，加入合金和1/3的脱氧剂，合金加入完，再加入剩余脱氧剂；加入合金原料时必须对准钢流；对于二次拉碳、点吹、出钢下渣的炉次，视情况补加脱氧剂。对于含Ti钢种，成份调整合适后，开始喂钛线操作，喂线时，钢水进行软吹，软吹以钢水不裸露为原则；喂钛线数量1-1.8米/t钢。软吹时间不小于3分钟，吹氮后Ti控制在0.010％-0.016％。
作为本发明进一步的方案：所述对脱氧合金化后的钢包通过吹气系统进行吹氩处理具体实施方式为：炉后软吹氩气不小于6分钟，软吹要求渣面不大翻，钢水裸露直径不大于300mm为准；若炉后调整成分，调整结束后，软吹氩气时间不小于3分钟。
作为本发明进一步的方案：所述将转炉炼出的钢水通过钢包、中间包流入结晶器中，并在结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产钢坯具体实施方式为：使用四线喂丝机以合理的速度，精确的数量将合金线喂入结晶器内；结晶器采用普通中间包浇注；四线喂丝机拉速控制：2.2-3.5m/min；结晶器水流量控制在130-180m3/h，压力1.0-1.2MPa。二冷水流量50-100m3/h，压力0.9-1.3Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所述的复合耐蚀钢的制作方法具有以下优势：
一、本发明解决了钢种某些元素影响钢水流动性问题，保证了钢水在连铸的可浇性，保证了连铸生产的连续性；
二、通过结晶器喂线技术，解决了某些元素加入钢包中吸收率偏低的问题，提高了一些贵重金属的吸收率，由于喂线工艺的改变，合金吸收率可从原来的33％提高到83％左右，降低了生产成本；
三、本发明解决了钢包喂线吸收率不稳定的问题，保证了成分的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明实施例中的一种复合耐蚀钢的制作方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例中的一种复合耐蚀钢的制作方法的转炉炼钢工艺示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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
请参阅图1，本发明实施例中提供的一种复合耐蚀钢的制作方法，所述复合耐蚀钢的制作方法包括以下步骤：
制作复合腐蚀钢的原料选择、通过转炉对所选择的原料进行炼钢、将转炉炼出的钢水通过大包回转台、中间包、结晶器，并在结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产出钢坯以及将制得的钢坯进行制轧；使制得的所述复合耐蚀钢化学成分控制如下表：
Figure BDA0003217359080000051
进一步地，所述制作复合腐蚀钢的原料选择步骤包括：
选取制作复合腐蚀钢的原料分为主原料、辅原料和合金原料，选取的主原料为：检测合格的废钢以及高炉铁水中含Cr、含Ni的铁水；
选取的辅原料为：造渣剂、冷却剂、增碳剂、脱氧剂以及炼钢气体组；造渣剂选择的是石灰；冷却剂选择的是：废钢以及石灰；增碳剂选择的是：符合炼钢用的石油焦丁；脱氧剂选择的是：硅铝钙；炼钢气体组则包含：氧气、氮气以及氩气；
选取的合金原料为：MnSi合金、FeSi合金、VN合金以及NbFe合金；
MnSi合金加入量＝(钢种[Mn]％中限－钢水残[Mn]％)×钢水量(kg/炉)÷(MnSi合金含Mn％×Mn收得率％)；
MnSi带Si量％＝(MnSi合金量×MnSi合金含Si×Si收得率％)÷钢水量(kg/炉)×100％；
FeSi补加量＝(钢种[Si]％中限－MnSi带Si量％)÷(FeSi合金含Si％×Si收得率％)×钢水量(kg/炉)；
VN合金加入量＝(钢种[V]％中限－钢水残[V]％)×钢水量(kg/炉)÷(VN14合金含V％×V收得率％)；
NbFe合金加入量＝(钢种[Nb]％中限－钢水残[Nb]％)×钢水量(kg/炉)÷(NbFe合金含Nb％×Nb收得率％)。
进一步地，所述通过转炉对所选择的原料进行炼钢步骤包括：
废钢原料投入转炉、铁水兑入转炉、散装料加入、氧枪供氧系统供氧进行炼钢、转炉炼钢过程中产生的废气通过废气净化系统进行处理、转炉炼钢中产生的废渣进行收集。冶炼合格的钢水出钢过程中进行脱氧合金化以及对脱氧合金化后的钢包通过钢包吹氩系统进行吹氩处理；
具体地，所述原料投入步骤以及铁水包投入步骤包括：按照定量份的原料配比往转炉中投入检测合格的废钢以及高炉中含Cr、含Ni的铁水；
所述散装料投入步骤为：
按照定量份的原料配比通过高位料仓加入转炉中，投入辅原料中的造渣剂石灰对转炉内部进行造渣，造渣的方式采用单渣法，头批料石灰按照加入总量的2/3控制，二批料按照“少量、勤加、分批次”的原则均匀加入；渣料必须于终点前3分钟加完，全程渣子化好、化透，终点压枪时间确保大于20秒；另外，终渣控制在：碱度R：2.4～3.2,MgO:6～12％,FeO:8～15％；
所述吹气系统吹气进行炼钢具体步骤为：
在转炉炼钢过程中通过氧枪系统中的供氧枪进行供氧，供氧中采用变压变枪操作，控制好氧压和枪位，均匀升温；冶炼终点前对供氧枪采取低枪位操作，氧压不小于0.70Mpa；
所述制成钢包具体步骤为：
转炉钢水终点成分符合工艺技术要求后，进行出钢，出钢时间t≥1.50min，出钢口良好，不出现散流现象；出钢过程中要求全程通过吹气系统持续吹入氩气或氮气；
所述的制成的钢包投入合金进行脱氧合金化具体步骤为：
出钢前期，先加入1/3脱氧剂，出钢1/4时，加入合金和1/3的脱氧剂，合金加入完，再加入剩余脱氧剂；
加入合金原料时必须对准钢流；
二次拉碳、点吹或出钢下渣，视情况补加脱氧剂；以及
含Ti钢种，成份调整合适后，开始喂钛线操作，喂线时，钢水进行软吹，软吹以钢水不裸露为原则；喂钛线数量1-1.8米/t钢。软吹时间不小于3分钟，吹氮后Ti控制在0.010％-0.016％；
所述对脱氧合金化后的钢包通过钢包底吹系统进行吹氩处理具体实施方式为：
炉后软吹氩气不小于6分钟，软吹要求渣面不大翻，钢水裸露直径不大于300mm为准。若炉后调整成分，调整结束后，软吹氩气时间不小于3分钟。
进一步地，所述转炉炼出的钢水调至大包回转台通过中间包进行浇铸，浇注过程中向结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产出钢坯具体步骤为：
使用四孔喂丝机以合理的速度，精确的数量将合金线喂入结晶器内对钢包进行二次精炼；生产前必须检查结晶器铜管内部质量及喷淋系统，保证喷淋架的对中及每个喷嘴喷水正常，确保铸坯质量；结晶器采用普通中间包浇注，确保开浇前中间包内干净、无杂物，结晶器运行过程中必须使用结晶器保护渣，结晶器保护渣采用预熔颗粒连铸保护渣，必须干燥；加保护渣时坚持勤加、少加、均匀加的原则，严禁渣面发红，保持黑渣状态，液渣层应保持在6-15mm；结晶器与四线喂丝机在对钢包连铸过程中控制连铸中间包温度，连铸中间包温度控制如图表所示：
开浇第一炉 连浇炉次
上台温度，℃ 1600-1640 1560-1600
中包温度，℃ 1530-1570 1515-1540
四线喂丝机拉速控制：2.2-3.5m/min；结晶器水流量130-180m3/h，压力1.0-1.2MPa。二冷水流量50-100m3/h，压力0.9-1.3Mpa；
下表为生产某钢种不同拉速、不同含量结晶器喂线情况：
Figure BDA0003217359080000081
本发明实施例的工作原理是：
所述的复合耐蚀钢的制作方法主要是利用高炉含Cr、含Ni铁水，到转炉进行冶炼，利用钢水中残余的Cr、Ni元素，然后在连铸拉钢过程中向结晶器结晶器中喂入稀土线，生产出复合耐蚀钢。经过控轧空冷工艺轧制出符合国标的耐蚀钢，一方面可以节约生产成本，另一方面可提高钢筋的耐蚀性；
由于稀土线喂入钢包吸收率较低，仅为30％左右，同时还会影响连铸钢水的可浇性，所以采用结晶器喂线技术。由于我公司生产的是165*165方坯，在选择结晶器喂线设备和线径时要考虑喂线速度和拉速的匹配关系，喂线机选择能够喂Φ6～Φ8的喂线机，同时要使用调速灵敏、操作方便的喂丝机；另外，喂线时要根据钢水成分设计要求，来准确的考虑喂线速度和拉速的匹配关系，只有这样才能保证化学成分和轧制力学性能；
所述的复合耐蚀钢的制作方法主要目的是通过结晶器喂线技术，生产复合耐蚀钢，解决因影响钢水流动性的元素影响连铸生产；提高贵重金属吸收率，由于喂线工艺的改变，合金吸收率可从原来的33％提高到83％左右，降低生产成本；
为了便于提高本领域技术人员对本发明技术方案所带来的效果技术的进一步认识，本专利申请内容引入上海大学所做的耐蚀性报告结论，详情如下文所示：
盐雾实验结果显示，前期(72h以内)螺纹钢添加稀土后耐蚀性提高，但与稀土含量关联性不明显；后期(216h)随着稀土含量的增加，增重率明显降低，耐腐蚀性能提高，可提高18％～35％；轧制温度越高，氧化皮类型变化、厚度增加，增重率降低，耐腐蚀性能提高；
72h周浸实验结果显示，稀土合金化后螺纹钢的耐蚀性可提高15％～40％(失重率比较)，稀土含量在168ppm时耐蚀性能最佳，高温轧制的螺纹钢耐蚀性比低温轧制的相对要高；
通过实验性研究和力学性能分析各项性能及指标符合国标要求；
另外，本发明的关键点在于：
一、通过反复试验和耐蚀性对比最终确定耐蚀钢的化学成分；
二、结晶器喂丝机的选择，选择喂丝机要根据各厂所生产的钢坯断面、拉速、线径来选择适合本单位的喂丝机；
三、开始要经过反复的试验，来确定不同拉速、不同喂线速度条件下，合金的吸收率以确保成份符合要求。最终确定不同拉速条件下，喂线速度；
四、通过连铸结晶器喂线技术将稀土线按照成份要求进行喂线，得到合格的钢坯，经控冷控轧工艺进行轧制，生产出符合国标要求的耐蚀钢筋。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于，所述复合耐蚀钢的制作方法包括以下步骤：
制作复合腐蚀钢的原料选择、通过转炉对所选择的原料进行炼钢、将转炉炼出的钢水通过钢包、中间包流入结晶器中，并在结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产钢坯以及将生产的钢坯进行轧制。
2.根据权利要求1所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述制作复合腐蚀钢的原料选择步骤包括：选取制作复合腐蚀钢的原料分为主原料、辅原料和合金原料；
选取的主原料为：检测合格的废钢以及高炉中含Cr、含Ni的铁水；
选取的辅原料为：造渣剂、冷却剂、增碳剂、脱氧剂以及炼钢气体组；造渣剂选择的是石灰；冷却剂选择的是：生铁块以及废钢；增碳剂选择的是：符合炼钢用的石油焦丁；脱氧剂选择的是：硅铝钙；炼钢气体组包含：氧气、氮气以及氩气；
选取的合金原料为：MnSi合金、FeSi合金、VN合金以及NbFe合金。
3.根据权利要求1所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述通过转炉对所选择的原料进行炼钢步骤包括：
原料投入、铁水投入、散装料投入、吹气系统吹气进行炼钢、转炉炼钢过程中产生的废气通过废气净化系统进行处理、转炉炼钢中产生的废渣进行收集处理、转炉冶炼合格的钢水通过出钢口出钢到钢包，出钢过程中进行脱氧合金化以及对脱氧合金化后的钢包通过吹气系统进行吹氩处理。
4.根据权利要求3所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述原料投入步骤以及铁水投入步骤包括：按照定量份的原料配比往转炉中投入检测合格的废钢以及高炉生产的含Cr、含Ni的铁水。
5.根据权利要求3所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述散装料投入步骤为：按照定量份的原料配比往转炉中投入辅原料中的造渣剂石灰对转炉内部进行造渣，造渣的方式为采用单渣法，头批料石灰按照加入总量的2/3控制，二批料按照少量、勤加以及分批次的原则均匀加入。
6.根据权利要求3所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述吹气系统吹气进行炼钢具体步骤为：在转炉炼钢过程中通过吹气系统中的供氧枪进行供氧，供氧中采用变压变枪操作，控制好氧压和枪位，均匀升温；冶炼终点前对供氧枪采取低枪位操作，氧压不小于0.70Mpa。
7.根据权利要求3所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述生产合格的钢水通过出钢口出钢到钢包的具体步骤为：转炉冶炼终点成分、温度符合出钢要求后进行出钢；出钢时间t≥1.50min，出钢口良好，不出现散流现象；出钢过程中要求全程通过钢包底吹系统持续吹入惰性气体氩气。
8.根据权利要求3所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述制成的钢包投入合金进行脱氧合金化具体步骤为：
出钢前期，先加入1/3脱氧剂，出钢1/4时，加入合金和1/3的脱氧剂，
合金加入完，再加入剩余脱氧剂；
加入合金原料时必须对准钢流；冶炼末期如出现二次拉碳、点吹或出钢下渣，视情况补加脱氧剂及合金。含Ti钢种成份调整合适后，开始喂钛线操作。
冶炼含Ti的钢种，喂线时，钢水进行软吹，软吹以钢水不裸露为原则；喂钛线数量1-1.8米/t钢；软吹时间不小于3分钟，吹氮后Ti控制在0.010％-0.016％。
9.根据权利要求1所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述对脱氧合金化后的钢包通过钢包底吹氩系统进行吹氩处理具体实施方式为：炉后软吹氩气不小于6分钟，软吹要求渣面不大翻，钢水裸露直径不大于300mm为准；若炉后调整成分，调整结束后，软吹氩气时间不小于3分钟。
10.根据权利要求1所述的复合耐蚀钢的制作方法，其特征在于：所述将转炉炼出的钢水通过钢包、中间包流入结晶器中，并在结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产钢坯具体步骤为：
在钢包中的钢水成分、温度满足工艺要求后吊至连铸回转台进行浇铸，浇注过程中根据拉速调整喂线速度；通过结晶器喂入稀土线进行连铸工艺生产出钢坯具体步骤为：
使用四线喂丝机将合金线喂入结晶器内；四线喂丝机拉速控制：2.2-3.5m/min；结晶器水流量控制在130-180m3/h，压力1.0-1.2MPa。二冷水流量50-100m3/h，压力0.9-1.3Mpa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018161667A (ja) * 2017-03-24 2018-10-18 日新製鋼株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼スラブの製造方法

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