电炉冶炼新国标螺纹钢HRB400E生产实践

李维华 林致明

摘 要：本文根据国标和生产实际设计了HRB400E冶炼的化学成分，采用步料操作控制、熔化期操作控制氧化期操作控制、出钢及预脱氧合金化操作控制和钢包精炼操作控制等工艺操作，成功冶炼出了符合国标化学成分要求的钢液。结果表明，试验生产冶炼周期范围合理，钢液具有较低氧含量，可以实现量产。

关键词：HRB400E;冶炼;合金化;精炼;电弧炉

中图分类号：TM724 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）10-0112-02

在建筑业中，HRB400E过去的叫法为三级螺纹钢抗震钢筋，是众多螺纹钢里面的一种。螺纹钢属于小型型钢钢材，主要用于钢筋混凝土建筑构件的骨架，大到高速公路、铁路、桥梁、涵洞、隧道、防洪水坝等公用设施，小到房屋建筑的基础，梁、柱、墙、板。生产螺纹钢的原料钢坯为经镇静熔炼处理的碳素结构钢或低合金结构钢，成品钢筋为热轧成形、正火或热轧状态交货[1-3]。

2018年11月1日，螺纹钢实行了新的国标，“地条钢”产业链遭受史无前例的重创，“穿水钢筋”明确规定不能生产，增加金相组织检验要求及其配套检验方法，作为判定热轧钢筋（主要是通过添加合金元素来提高强度）和穿水钢筋（主要是通过穿水工艺提高强度）的依据，可有效避免用穿水钢筋仿冒热轧钢筋。为了适应国家对新产品的严格要求，公司于2019年初开始了新国标HRB400E产品开发，通过实践主要开发了高硅高锰产品，取得了一定的成绩[4-6]。

1 冶炼过程控制

新国标螺纹钢HRB400E生产试验采用碱性电弧炉炼钢法与LF精炼炉法，脱氧方法采用镇静钢脱氧法，整个工艺流程为70t碱性电弧炉全废钢冶炼→出钢及脱氧合金化→LF精炼炉→方坯连铸，具体控制过程如下。

1.1 化学成分设计

新国标螺纹钢HRB400E相关元素在钢筋中所发挥的作用及国标GB/T 700-2006规定的化学范围要求，设计了其相关元素含量控制标准，如表1所示。

1.2 步料操作控制

电弧炉装料操作采用炉顶料罐装料，装入量控制在70±10t。为了提高炉衬寿命，减少冶炼时间与合金元素烧损，降低电耗与电极消耗、操作过程中主要控制炉料在料罐中的布料合理性，遵循上疏松、下致密、四周低、中间高、炉门口无大料、穿井快、不搭桥、融化快和效率高的原则，具体控制情况如图1所示。

1.3 熔化期操作控制

熔化期的主要任务是将块状的固体废钢快速熔化，并加热到氧化温度，同时提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发，操作关键点在于合理供电、及时吹氧和提前造渣。为了缩短熔化期操作时间，采用强化用氧、减少热停工时间、废钢预热和提高变压器输入功率的措施，具体操作按表2进行。

1.4氧化期操作控制

当固体废钢料完成熔化，并达到氧化温度，脱磷率达到70%～80%以上时进入氧化期，氧化期的主要任务是去除钢液中的磷、气体和夹杂物、脱碳和升温到指定温度，一般为了冶金反应的进行，氧化开始温度控制在1550℃～1580℃，后续合理控制金属料的升温曲线。

1.5出钢及预脱氧合金化操作控制

出钢过程采用偏心炉底无渣出钢方式，采用脱氧剂（硅钙钡和铝锭）、硅锰合金进行脱氧预合金化。合金加入顺序为：脱氧剂→硅锰合金，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。合金加入量计算过程中，出钢量按68.00t/炉计，钢液成分按照各元素含量下限控制。

1.6 钢包精炼操作控制

钢包精炼操作的主要任务是微调成分、调整温度、去气去夹杂和调节电炉与连铸生产节奏。精炼操作的核心在于白渣精炼，因精炼操作处理周期有限，白渣形成时间越早，则有效精炼时间越长，效果就越好，精炼渣采用CaO-Al2O3-SiO2系，以保障熔渣良好的流动性，实现高碱度、低熔点、低氧化铁的精炼过程，控制好LF炉内的还原性气氛，同时做好良好的底吹氩搅拌，保证炉内具有较高的传质速度，过程中取样查看钢液成分情况，适当补加合金元素达到目标值，精炼渣成分如表3所示。

2 冶炼结果

通过采取以上工艺控制措施，对HRB400E前5炉钢液生产情况进行统计，如表4所示。

3 结论

（1）通过采用合理化学成分设计，控制好电炉炼钢各个阶段操作性和钢包精炼操作等工艺手段，冶炼获得了符合国标HRB400E的化学成分，并且钢液的氧含量较低。

（2）试验工艺生产HRB400E钢液相关的氧含量和冶炼周期均在正常生产控制范围之内，在以后日常生产中是合理可行和值得推广的。

参考文献

[1] 范仲纪.RB400E含铌直条螺纹的生产试验[J].福建冶金，2019，48（5）：43-46.

[2] 蒋建波，惠宏智，赵新成.HRB400E含铌螺纹钢筋的开发实践[J].中国金属通报，2019（8）：294-295.

[3] 冯躍平，王建新.Nb微合金化在八钢生产HRB400E的应用[J].新疆钢铁，2019（3）：6-9.

[4] 景琳琳，周详.微氮合金在HRB400E钢中的试验研究[J].山西冶金，2019，42（3）：37-40.

[5] 兰钢，钱学海，周骅.钒微合金化生产HRB400E热轧带肋钢筋的实践[J].柳钢科技，2019（3）：30-32.

[6] 王培培.铌微合金化高强抗震钢筋的生产实践[J].山西冶金，2019，42（1）：106-108.