李維華

（福建三寶鋼鐵有限公司技術(shù)中心，福建 漳州 363000）

0 引言

GB/T 1499.2-2018《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》中，鋼筋按屈服強(qiáng)度等級(jí)分為400、500、600Mpa級(jí)，按生產(chǎn)控制狀態(tài)分為熱軋鋼筋和控軋細(xì)晶粒鋼筋兩個(gè)牌號(hào)系列，按三個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，兩個(gè)牌號(hào)系列劃分，本標(biāo)準(zhǔn)共有HRB400、HRB500、HRB600、HRB400E、HRB500E、以及HRBF400、HRBF500、HRBF400E、HRBF500E共九個(gè)鋼筋牌號(hào)。HRB500級(jí)鋼筋宜應(yīng)用于受荷較大且由承載力控制截面配筋的縱向受力鋼筋，如高層、超高層建筑、大型框架結(jié)構(gòu)、高烈度區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和大跨度及重荷載下梁、板，不宜應(yīng)用于普通跨度的多層框架結(jié)構(gòu)、基本上按構(gòu)造配筋的多、高層框架-剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)及普通樓板、按構(gòu)造要求配置的鋼筋[1-4]。RB500級(jí)鋼筋同普通鋼筋相比的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面：可減少鋼筋的使用量，節(jié)約工程直接成本，減少鋼筋的安裝量，節(jié)約工程物資及人力的投入；顯著改善梁、柱節(jié)點(diǎn)中鋼筋密集的情況；具有強(qiáng)度高、延性好、碳含量低、可焊性優(yōu)良等良好的力學(xué)性能；能在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。本文研究的HRB500E抗震鋼筋采用高硅高錳合金元素設(shè)計(jì)，主要摸索HRB500E抗震鋼筋電爐冶煉和連鑄生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)可行性，為后續(xù)軋鋼工序提供前提條件[5-8]。

1 電爐冶煉

本文HRB500E抗震鋼筋小方坯采用電弧爐→精煉爐冶煉法，冶煉設(shè)備為90t超高功率電弧爐，整個(gè)冶煉工藝為：電爐冶煉→出鋼脫氧合金化→鋼包精煉→連鑄，電爐冶煉示意圖如圖1所示，具體控制過(guò)程如下。

圖1 電爐冶煉示意圖

1.1 化學(xué)成分控制

本文HRB500E抗震鋼筋小方坯的化學(xué)成分在滿足國(guó)標(biāo)GB/T 1499.2-2018的情況下，主要采用提高鋼中Si和Mn含量來(lái)增加最終鋼筋產(chǎn)品的強(qiáng)度，具體情況如表1所示。

表1 化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)

1.2 熔化期操作

熔化期的目的是將固體廢鋼鐵料熔化，通過(guò)配料、布料、供電、吹氧助熔和提前造渣等操作，達(dá)到快速熔化，最大可能地降低電耗，為氧化期創(chuàng)造好條件。主要操作要點(diǎn)包括合理布料、合理供電、合理吹氧助熔和提前造渣熔，化期大約占整個(gè)冶煉時(shí)間的一半以上，冶煉電耗約占整個(gè)冶煉期的2/3以上，熔化期的電極消耗約占整個(gè)冶煉期的2/3以上。

1.3 氧化期操作

氧化期是現(xiàn)代無(wú)還原期電爐冶煉的關(guān)鍵過(guò)程，當(dāng)廢鋼料完全熔化并達(dá)到氧化溫度后進(jìn)入氧化期，氧化期主要操作要點(diǎn)包括造渣與脫磷、氧化與脫碳、氣體與夾雜物的去除以及終點(diǎn)溫度控制。

1.4 LF精煉操作控制

LF精煉是冶煉高質(zhì)量鋼材必不可少的環(huán)節(jié)。精煉的主要任務(wù)是脫氧、脫S、脫氣、去除非金屬夾雜物、精確微調(diào)合金成分和鋼水溫度，為連鑄的穩(wěn)定生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)鋼水。

2 方坯連鑄工藝控制

本文耐大氣腐蝕螺紋鋼HRB400aE小方坯連鑄機(jī)為四機(jī)四流全弧形板坯連鑄機(jī)，1#、2#和3#連鑄機(jī)弧型半徑均分別為8m、8m和9m，鑄坯斷面為165mm×165mm，鑄流間距為1.2m，結(jié)晶器長(zhǎng)度為0.9m，澆鑄鋼種為普碳鋼、低合金鋼和焊條鋼。

2.1 連鑄溫度制度控制

連鑄溫度制度控制主要包括氬后溫度控制、大包開(kāi)澆溫度控制和中間包溫度控制，其溫度控制還與上鋼類型有關(guān)。氬后溫度開(kāi)澆包1600℃～1615℃，連澆包1580℃～1595℃；大包開(kāi)澆溫度開(kāi)澆包1590℃～1610℃，連澆包1560℃～1580℃；中間包溫度/℃，開(kāi)澆包1535℃～1555℃，連澆包1515℃～1535℃；中間包溫度/℃，開(kāi)澆包1535℃～1555℃，連澆包1515℃～1535℃。

2.2 拉速控制

連鑄澆鑄作業(yè)過(guò)程中，拉速要適當(dāng)控制，過(guò)快則容易出現(xiàn)漏鋼等事故，過(guò)慢則影響當(dāng)班產(chǎn)量等，1#機(jī)、2#機(jī)起步拉速0.5m/min～0.8m/min，正常拉速2.2～3.0m/min。

2.3 冷卻模式主要參數(shù)控制

二次冷卻模式采用中冷配水模式，1#機(jī)R8m小方坯鑄機(jī)結(jié)晶器水量按115m3/h～125m3/h控制，2#機(jī)R9m小方坯鑄機(jī)結(jié)晶器水量按130m3/h～140m3/h控制，二冷比水量按1.6L/kg～1.8L/kg控制，根據(jù)生產(chǎn)情況可對(duì)水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但必須確保鑄坯具有良好的表面及內(nèi)在質(zhì)量；為防止鑄坯產(chǎn)生橫裂紋，鑄坯矯直溫度>990℃。

3 連鑄方坯質(zhì)量檢驗(yàn)

3.1 低倍組織檢驗(yàn)

連鑄坯低倍檢驗(yàn)的內(nèi)部組織缺陷評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：YB/T153-2015《優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》，經(jīng)過(guò)檢查，鑄坯組織無(wú)中心疏松、縮孔、內(nèi)部裂紋、角部裂紋、中間裂紋、中心裂紋和皮下氣泡，可見(jiàn)低倍質(zhì)量合格。

3.2 外形尺寸及表面質(zhì)量

通過(guò)檢查，本文試驗(yàn)方坯外形邊長(zhǎng)、對(duì)角線之差、定尺長(zhǎng)度、切斜長(zhǎng)度和鼓肚情況均合格。另外，通過(guò)表面質(zhì)量檢查，未發(fā)現(xiàn)裂紋、翻皮、結(jié)疤、夾雜、擦傷、氣孔、皺紋等等缺陷，均合格。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用高硅高錳合金元素成分設(shè)計(jì)，同時(shí)控制好電爐煉鋼熔化期操作、氧化期操作和LF精煉操作控制，控制好連鑄溫度制度、拉速控制和冷卻模式主要參數(shù)控制等工藝手段，成功制備了符合國(guó)標(biāo)的HRB500E抗震鋼筋小方坯，并且連鑄小方坯表面質(zhì)量和低倍組織質(zhì)量均合格，說(shuō)明制備工藝可以大規(guī)模生產(chǎn)。