预应力混凝土用螺纹钢筋LF炉精炼工艺实践.pdf

总第 1 9 6期 2 0 1 2年第 4期 河 北冶金 T otal N o 19 6 2 01 2， Nu mb e r 4 预应 力混凝土用 螺纹钢筋 L F炉精炼 工艺实践 赵滨 ， 贾培刚， 武炜， 张利武 ( 山东石 横特钢集团有限公司 ， 山东 肥城 2 7 1 6 1 2 ) 摘要： 预应力混凝土用螺纹钢筋简称精轧螺纹钢筋 ， 因具有高强度、 高精度、 施工便捷而著称 ， 结合广阔 的市场前景， 石横特钢决定在二炼钢开发屈服强度不低于 8 3 0 MP a的 P S B 8 3 0级精轧螺纹钢筋。由于 该钢种属于高s i 低Mn 钢种， 且 Mn S i 低( 0 4 4 0 8 0 ) ， 不利于脱氧合金化操作及连铸浇铸 ， 通过对L F 炉精炼工艺的实践， 不仅实现了化学成分的精准控制 ， 钢材批次之间性能差异控制在 3 0 MP a 以内， 而且 钢水纯净度达到了目标要求， 有效保证了连铸浇铸质量。 关键词： 预应力混凝土用螺纹钢筋； P S B 8 3 0 ； Mn S i ； L F炉； 精炼 ； 实践 中图分类号： T F 7 6 9 9 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 6 5 0 0 8 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 4 70 2 P ROCES S l R AC rCE TO RE =F I NE 删L F FI 瓜NACE 咖 R E ORCE D BAR US E D F OR P RES 陋 S S ED CoNCRB T E Zh a o Bi n，J i a Pe i g a n g，W u W e i ，Zh a n g Li wu ( S h a n d o n g S h i h e n g S p e c i a l S t e e l G r o u p C o ， L t d ， F e i c h e n g ， S h a n d o n g ， 2 7 1 6 1 2 ) Ab s t r a c t ： R e i n f o r c e d b a r u s e d f o r p r es tre s s e d c o n c r e t e i s s i mp l y c a l l e d a s fin i s h r o l l i n g r e i n f o r c e d b a r I t h a s b r o a d ma r k e t p r o s p e c t wi t h h i g h s t r e n g th ，hig h p r e c i s i o n a n d c o n v e nie n t t o u s e W e d e c i d e d t o d e v e l o p fi n i s hr o l l i n g r e i n f o r c e d b ar o f PS B8 3 0 c l a s s wi t h y i e l d s tr e n g t h n o t l o we r tha n 8 3 0 M P a i n the No 2 S t e e l w o r k s T h i s s t e e l g r a d e b e l o n g s to h i g hS i andl o wMn g r a d eandi t s Mn S i i s l o w ( 0 4 4to0 8 0 ) ， d i f f i c u l t y fo r d e o x i d a t i o n all o y i n g o p e r a ti o n a n d c o n ti n u o u s c a s ti n g Du r i n g the p r a c ti c e o f r e fi nin g p r o c e s s i n L F f u r n a c e，i t i s b ut r e ali z ed the pr e ci s i o n c o nt r ol of c h e mi c a l c o mp os i tio n：pe r f o r man c e di f f e r e n c e be t we e n va r i O t I S p a t c h e s b e i n g c o n tr o l l e d wi t h i n 3 0 I V I P a ，a l s o r e a c h ed t h e t a r g e t of p u r i t y d e g r ee a n d e ffectiv e l y g u a r a n t e e d the q u ali t y o f c o n ti n u o u s c a s ti n g Ke y W o r d s ： Re i n f o r c e d b a r u s e d f o r p r es tr e s s e d c o n c r e t e； PS B8 3 0； M n S i ；L F f u r n a c e ；r e fi n i n g ；p r a c ti c e 1 前 言 预应力混凝土用螺纹钢筋外形为螺纹状无纵肋 且钢筋两侧螺纹在 同一螺旋线上 ， 其任意截面处均 可用带有匹配形状 内螺纹的连接器或锚具进行连接 或锚固 j 。能够避免钢筋在焊接过程中产生的内应 力及组织不稳定等引起 的断裂现象 ， 在大 中型工程 中应用广泛。按照 屈服强度 不低 于 7 8 5 MP a 、 8 3 0 MP a 、 9 3 0 MP a 、 1 0 8 0 MP a分 为 P S B 7 8 5、 P S B 8 3 0 、 P S B 9 3 0 、 P S B 1 0 8 0四个等级。 随着大量基建工程的陆续开工 ， 预应力混凝土 收稿 日期 ： 2 0 1 2一 O 1 0 2 作者简介： 赵滨( 1 9 8 3 一) ， 男， 助理工程师， 2 0 1 0年毕业于内蒙古科 技大学钢铁冶金专业， 现在山东省石横特钢集团有限公司从事炼钢 工作 ， Em a i l ： z h a o b i n 3 9 7 3 2 8 0 1 2 6 C O rn 用螺纹钢筋有着巨大的市场前景， 结合当前市场需 求 ， 石横特钢公司决定在二炼钢开发 P S B 8 3 0级预 应力混凝土用螺纹钢筋 。 鉴于该钢种属于高 s i 低 Mn钢种 ， 且 Mn S i 低 ( 0 4 4 0 8 0 ) ， 不利 于脱氧合 金化操作 及连铸 浇 铸 ， 通过 L F精炼工艺 的实践有效地解决 了该问题 ， 确保了 P S B 8 3 0的成功开发。 2 生产条件及工艺装备情况 P S B 8 3 0生产工艺流程 ： 6 0 t 顶底复吹转炉一L F 精炼炉一R 9 m弧形连铸机 1 6 5 mm 连铸坯 。其 L F精炼炉的生产条件及工艺装备情况如下 。 ( 1 ) 工艺装备见表 1 。 47 总第 1 9 6期H E B E I YE J I N ( 2 ) P S B 8 3 0化学成分内控指标见表 2 。 表 2 P S B 8 3 0化学成 分内控指标 Ta b 2 I n t e r n a l c o n tr o l i n d e x o f c h e mi c a l c o mp o s i t i o n o f P S B8 3 0 ( 3 ) L F 精炼初始条件转炉终点控制情况 转炉出钢条件的好坏直接影响 L F炉精炼， 由 表 2可知 ， P S B 8 3 0属于中碳钢 ， 且对 P 、 S含量有较 高的要求， 而石横特钢公司当时的铁水普遍存在 P 、 s高的现象( 见表 3 ) ， 且不具备铁水预处理的条件。 转炉为保证脱磷任务的完成 ， 采用低拉碳工艺， 转炉 出钢终点 C较低 ( 0 0 5 0 0 8 ) ， 钢中初始 自由 氧含量较高。 转炉在出钢过程中按照表2化学成分的要求进 行合金化操作， 其 C、 S i 、 Mn 、 V基本进限， 即： C、 s i 、 Mn一般控制在距成分下限0 1 0 以内， V控制在距 成分下限0 0 2 0 以内。为保证转炉出钢后 ， L F精炼 初期好造渣 ， 能够实现埋弧精炼， 在转炉出钢过程 中 按 1 ： 3 的比例加入预熔精炼渣、 石灰， 连同脱氧剂共 同对钢包顶渣进行改质处理， 形成渣量在 5 k g t 左右 的初渣。 表 3 铁水成分 Tab 3 Co mp o s i t i o n o f h o t ir o n 3 工艺实践 P S B 8 3 0 L F炉精炼首先 要保证成 分及温度 合 适 ， 并且为保证后续轧材性能稳定 ， 化学成分控制范 围越窄越好。其次， 要保证钢水质量满足钢种纯净 度及连铸浇铸要求。 3 1 窄成分控制。 提高产品力学性能 由表2 可见， P S B 8 3 0钢采用常规合金： 硅锰、 硅 铁、 钒铁即可满足合金化要求， 其合金化在转炉出钢 过程中就已基本完成。L F炉精炼化学成分控制的 重点是化学成分微调 ， 实现窄成分控制 ， 同时 ， 脱硫 成为化学成分控制 的重点任务 ， 而脱硫的前提是适 宜的炉渣碱度及温度 ， 并且脱氧 良好。 L F精炼炉送 电 1 0 mi n左右 ， 炉渣熔化 良好 的 情况下， 停电加强钢包底吹搅拌强度， 采用大流量底 吹氩 ( O 1 1 1 1 3 mi n- t ) 搅拌钢水 1 2 m i n ， 测温 、 取 样， 确保钢水成分及温度具有代表性。随后按需补 充合金 ， 实现窄成分控制 。 3 2 造渣及脱氧制度。 满足连铸浇铸要求 转炉钢水到达 L F精炼炉工位后 ， 精炼 前期 采 用高电压 、 短 弧操 作 ， 底 吹氩 强度 控制 在 0 0 2 0 0 5 m mi n t ， 促进渣料 的快速熔化 ， 同时 ， 补充 脱氧( 碳化硅、 硅铁粉、 碳粉) 及造渣材料( 石灰、 萤 48 石) ， 促进泡沫 状 的形成 ， 炉渣 碱度 控制 在 2 5 3 0， 总渣量控制在 1 21 5 k g t 。 结合该钢种硫含量及纯净度要求， L F炉按照常 规脱氧工艺， 基本能够满足脱氧要求， 即： L F精炼过 程 中主要使用碳化硅 、 硅铁粉 、 碳粉等脱氧 ， 采取从 炉门口 处小批量多频次的加入方式， 保持白渣精炼 2 0 mi n以上至出钢。 由表2可以看出， P S B 8 3 0与弹簧钢同属于高 s i 低 Mn钢种 ， 且 Mn S i 低( 0 4 40 8 O ) ， 难 以生成 液态脱氧产物( Mn O S i O ) J ， 其脱氧产物主要 以 固态 S iO 为主； 同时， 生产该钢种普通硅铁 ( F e S i 7 5 A 12 0 ) 用量较大， 直接导致钢中 含量高。硅 铁在钢液中溶解的同时参与脱氧反应析出 S i O ： ， 在 精炼过程中， 它们与钢液中的 反应生成铝硅酸 盐 J ， 在连铸浇铸过程中析出会增加钢水的黏度而 恶化钢水的可浇性。因此， L F 精炼全程采用高碱度 白渣精炼工艺， L F送电精炼结束后， 采用硅钙线进 行终脱氧和夹杂物变性处理 ， 然后采取 1 5 m i n以上 的软吹氩处理， 有效保证了钢水纯净度 ， 满足了连铸 的浇铸要求。 ( 下转第7 0页) 总第 1 9 6期 统； 水易侵入的液压系统； N A S 6级的液压系统； 液压油压力3 0 MP a 或使用温度 8 0的液压系 统 ； 使用寿命 1 5年 ， 或换油 困难 ， 或换油 时间长 ， 影响生产的设备等。 5 液压油的使用与维护 5 1 液 压油 的正确使 用 ( 1 ) 对初装液压系统， 一定要用同牌号或低一 个粘度级别的液压油或冲洗油冲洗， 带走系统、 管道 中的金属屑、 污染物、 灰尘和水分。 ( 2 ) 将系统清洗干净 ， 最好用滤油机加油车过 滤加油 ， 保证进入系统的油品清洁度达到开机要求 ， 如 N AS 6级 。 ( 3 ) 打压试压时， 要检测过滤器并适时更换滤 芯， 确保清洁度符合要求， 如 N A S 5 级。 ( 4 ) 使用后的加油设备必须清洗干净贴牌保存， 使用前需冲洗方可再用 ， 严禁加油设备混合使用。 ( 5 ) 液压油一般应在室内库存。 5 2 液压油的保养 液压油一定 注意防止灰尘 、 水分 、 污染物 的混 入 ， 并保持密封清洁 ， 每半年对油品做一次监测分 析 ， 有助于掌握设备的运行状态。 ( 1 ) 油样检测项 目 定时检测液压油可以准确掌握设备的使用和磨 损状况 ； 更好地安排维修计划 ； 保证设备稳定运行 ， 减少停机时间； 提高设备使用率， 提高生产率； 降低 总成本； 延长设备使用寿命。 ( 2 ) 主要检测项 目 理化指标： 色度、 粘度、 粘度指数、 酸值、 水分、 闪 点、 倾点 、 清 洁度 、 金属元 素分 析 ( F e 、 C u 、 C r 、A 1 、 A n 、 P b 、 S i 等 ) 。 ( 上接第 4 8页) 4 实践效果 4 1 实现了化学成分的精准控制 通过 L F精炼工艺 的实践 ， P S B 8 3 0化学成分控 制取得了显著成效， 炉次之间钢 中 C、 Mn含量波动 控制在 0 0 4 以内， S i 含量波动控制在 0 1 0 以 内， V含量波动控制在 0 0 0 6 以内， P 、 S含量控制 在 0 0 1 2 以内； 钢材批次之间性能差异控制在 3 0 MP a以内。 4 2 实现了夹杂物的有效控制 通过 L F精炼工艺的实践， P S B 8 3 0钢中氧含量平 均为 2 5 X 1 0 ( 1 81 0 3 4 X 1 0 ) ， 成品材 未见有B、 c类超尺寸、 超级别夹杂物， 连铸未发生明 7 0 性能指标 ： 氧化安定性 、 极压性能、 抗泡沫性能。 ( 3 ) 推荐的换油指标 与新油粘度相差 ： + 2 0 总酸值 ： I2 0 Mg K OH g 外观 ： 不再清澈透明 水分 ： 10 2 磨损金属 ： F e 2 x 1 0 ， C r31 0 ， S i 5 1 0 ，Cu 5 1 0 ， Pb 3 1 0 ，S n 4 x 1 O一 其中， 前两项指标出现异常 ， 应立 即分析原因 ， 找出解决问题的措施 ， 同时更换液压油 。 6 应用实例 针对设备特点优选适合油品， 可取得明显的直 接效益和间接效益。以某 钢厂进 口德 国锻压机为 例 ， 设备推荐 N AS 6级 ， 工作压力 3 5 MP a ， 其 中的 C u 、 A g部件较 多 ， 密封性能好 。经过性价 比分析 ， 选择使用了进 口的无灰抗磨液压油， 使用量 1 3 0 m 3 ， 单价为 3 9 5 0 桶( 2 0 0 L 桶) ， 使用寿命 5年 以上 ， 每半年检测一次 ， 油品使用正常。前两年不需 要补油， 第 3 5年 ， 每年补油量 5 左右 ， 满 5年的 液压油消耗 ： 1 3 0 0 0 0 2 0 0 3 9 5 0( 1 +3 5 )= 2 9 5 2 6 ( 万元 ) 如果选用国产油 ， 需每年换油 ， 5年 内液压油消 耗 ： 1 3 0 0 0 0 2 0 0 2 3 0 0 5= 7 4 7 5 ( 万元) 选用上述两种液压油， 5年内直接消耗降低差 价 ： 7 4 7 5 2 9 5 2 6= 4 5 2 2 4 ( 万元) 如果考虑生产检修、 换油时间影响的产量， 对该 锻压机使用寿命延长等 间接效益 ， 因液压油合理选 用产生的间接效益也非常可观 。 显缩流、 套眼现象 ， 连浇炉数达到 1 2炉以上。 5 结语 通过 P S B 8 3 0 L F炉精炼工艺的实践 ， 不仅实现 了 P S B 8 3 0化学成分 的精准控制 ， 钢材批次之间性 能差异控制在 3 0 MP a以内， 而且钢水纯净度达到 了目标要求， 有效保证了连铸浇铸质量。 参考文献 1 G B T 2 0 0 6 5 2 0 0 6 预应力混凝土用螺纹钢筋 S 2 蔡开科， 潘毓淳， 赵家贵 连续铸钢5 0 0问 M 北京： 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 4： 7 9 3 薛正良， 李正邦， 张家雯， 等 不同脱氧条件下弹簧钢氧化物夹杂 的性质和形貌 J 特殊钢， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 3 ) ： 2 4 2 6