摘要:本文介绍山西建邦集团炼钢厂利用铁水铬高特点降低锰合金含量,进而降低硅锰合金消耗。通过生产实践研究表明,在钢中含有适量铬元素情况下降低锰合金含量可保证成品钢材性能。
关键词:高铬铁水;硅锰;以铬代锰
1 引言
山西建邦集团炼铁厂使用价格低廉的含Cr红土矿作为烧结原料,可以显著降低生产成本。但是使用含Cr原料造成高炉铁水Cr含量较高,最终导致钢中Cr含量偏高。根据炼钢成分控制和成品性能分析对比,确定试行合金成分以铬代锰。充分利用铁水残余成分Cr代替合金元素Mn是降低成本、残余元素综合利用的有效手段,能够为公司节约合金成本,降低炼钢消耗,增加企业经济效益。
2 试验条件及试验方案
2.1试验条件
山西建邦集团炼钢厂现有3座65吨转炉、2座LF钢包精炼炉、一台5机5流和两台6机6流方坯连铸机,转炉炼钢管理引入先进的德国巴登误工分析系统;连铸采用液面自动控制技术、结晶器电磁搅拌技术、凝固末端电磁搅拌技术、优化切割和热装热送技术,有效地保证了铸坯质量。转炉单炉平均出钢量63t;造渣料使用石灰、轻烧白云石、烧结矿、石灰石等;转炉冶炼周期26分钟,供氧时间13分钟;脱氧合金化使用硅铝铁、硅锰、硅铁等。
目前主要生产钢种为HRB400E、HRB500E系列高强抗震钢筋,预应力混凝土用PC钢棒,MG335、MG400、MG500系列矿用锚杆钢,以及45~75号钢系列、82B钢绞线、焊丝钢等。
试验钢种:HRB400E,成分控制如表1所示。
表1 HRB400E高线φ10规格成分内控要求
成分
|
C
|
Si
|
Mn
|
P 、S
|
Ceq
|
内控标准
|
0.21-0.25
|
0.40-0.60
|
0.90-1.10
|
≤0.045
|
≥0.38
|
2.2试验方案
表2:不同铁水条件下炼钢成分设置
成分
|
C
|
Si
|
Mn
|
Cr
|
P 、S
|
Ceq
|
正常
|
0.21-0.25
|
0.40-0.60
|
0.90-1.00
|
|
≤0.045
|
≥0.38
|
铬高
|
0.21-0.25
|
0.40-0.60
|
0.85-0.95
|
≥0.100
|
≤0.045
|
≥0.38
|
根据统计分析,试验阶段在C含量要求不变、确保碳当量的前提下,将试验组Mn含量标准下限降低0.05%,对比降锰后力学性能变化。统计铁水铬高时炼钢成品成分铬含量情况,初定铬含量高于0.100%时对成分进行降锰控制。
3 以铬代锰可行性理论分析
锰提高钢的强度、韧性,并能提高钢的淬透性;铬增加钢的淬透性,显著提高强度和硬度,使组织细化而又均匀分布,提高钢的塑性和韧性。铬和锰元素在钢中对钢材性能影响作用相当,以铬代替锰是可行的,一方面能够降低炼钢合金消耗,另一方面使铁水中残余元素得到有效利用。
4 试验效果
4.1 Cr含量对成品性能影响
表3 高铬时(Cr≥0.100%)时成分及性能情况(试验组)
炉号
|
化学成分(熔炼分析)%
|
拉伸试验/MPa
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
Ceq
|
ReL
|
Rm
|
403321034
|
0.22
|
0.46
|
0.94
|
0.029
|
0.029
|
0.192
|
0.42
|
440
|
610
|
403120622
|
0.22
|
0.47
|
0.95
|
0.025
|
0.022
|
0.135
|
0.40
|
450
|
600
|
403220986
|
0.22
|
0.45
|
0.95
|
0.031
|
0.028
|
0.195
|
0.42
|
440
|
600
|
403320847
|
0.23
|
0.46
|
0.95
|
0.023
|
0.029
|
0.158
|
0.42
|
440
|
605
|
403320741
|
0.22
|
0.46
|
0.94
|
0.032
|
0.028
|
0.189
|
0.42
|
440
|
600
|
403320762
|
0.22
|
0.47
|
0.94
|
0.026
|
0.026
|
0.160
|
0.41
|
450
|
605
|
403320657
|
0.23
|
0.46
|
0.95
|
0.031
|
0.032
|
0.174
|
0.43
|
445
|
610
|
403320657
|
0.23
|
0.46
|
0.95
|
0.031
|
0.032
|
0.174
|
0.43
|
445
|
610
|
403220829
|
0.22
|
0.45
|
0.95
|
0.034
|
0.026
|
0.154
|
0.41
|
455
|
610
|
最高
|
0.23
|
0.47
|
0.95
|
0.03
|
0.03
|
0.195
|
0.43
|
455
|
610
|
最低
|
0.22
|
0.45
|
0.94
|
0.02
|
0.02
|
0.135
|
0.40
|
440
|
600
|
平均
|
0.22
|
0.46
|
0.95
|
0.03
|
0.03
|
0.170
|
0.42
|
445
|
606
|
表4 铬正常时成分及性能情况(对比组)
炉号
|
化学成分(熔炼分析)%
|
拉伸试验/MPa
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
Ceq
|
ReL
|
Rm
|
401321255
|
0.23
|
0.46
|
1.00
|
0.026
|
0.020
|
0.020
|
0.40
|
445
|
610
|
401321246
|
0.23
|
0.47
|
1.00
|
0.022
|
0.020
|
0.018
|
0.40
|
460
|
625
|
401221380
|
0.22
|
0.46
|
1.00
|
0.031
|
0.020
|
0.023
|
0.40
|
465
|
615
|
401120567
|
0.23
|
0.47
|
0.99
|
0.024
|
0.022
|
0.024
|
0.40
|
460
|
620
|
401221345
|
0.23
|
0.46
|
1.00
|
0.022
|
0.018
|
0.019
|
0.40
|
445
|
590
|
401321123
|
0.22
|
0.45
|
1.00
|
0.040
|
0.025
|
0.023
|
0.40
|
430
|
595
|
401321032
|
0.23
|
0.47
|
1.00
|
0.030
|
0.026
|
0.017
|
0.41
|
445
|
610
|
401321069
|
0.22
|
0.46
|
0.99
|
0.034
|
0.022
|
0.018
|
0.39
|
450
|
595
|
401320907
|
0.23
|
0.47
|
1.00
|
0.030
|
0.026
|
0.023
|
0.41
|
455
|
620
|
最高
|
0.23
|
0.47
|
1.00
|
0.04
|
0.03
|
0.024
|
0.41
|
465
|
625
|
最低
|
0.22
|
0.45
|
0.99
|
0.02
|
0.02
|
0.017
|
0.39
|
430
|
590
|
平均
|
0.23
|
0.46
|
1.00
|
0.03
|
0.02
|
0.021
|
0.40
|
451
|
609
|
以上两表对比可以得出,试验组平均Cr含量高于对比组0.149%,试验组平均Mn含量低于对比组0.05%。试验组与对比组成品力学性能均符合国标要求。由于Cr对碳当量贡献为1/5,且成品Cr普遍偏高(平均0.170%),对碳当量贡献0.0034%,而降锰按0.05%考虑(对碳当量贡献约0.01%),故“以铬代锰”试验组平均碳当量高于对比组0.02%。
4.2 降锰后经济性分析
实施以铬代锰方案后成品成分锰含量判定标准比原判定标准降低0.05%,其中φ10规格HRB400成品成分锰含量下限要求由原来的0.90%降低至0.85%。实际生产总结发现,实施以铬代锰前成品成分锰含量平均为0.97%,实施后成品成分锰含量平均为0.92%,锰含量平均降低0.05%,折算硅锰合金消耗降低0.05%×1000÷65%÷90%=0.85kg/t,硅铁合金消耗升高0.85×17%÷75%=0.19 kg/t,综合合金消耗降低0.66 kg/t,合吨钢成本降低4.19元。
5 结语
1)铁水铬含量升高,相应影响钢中铬含量升高。
2)钢中铬元素对成品性能有一定影响,可替代部分锰合金,降低炼钢合金消耗,并保证产品力学性能稳定。
3)铬元素代替合金锰,由于铬与锰对碳当量贡献差异,保证碳当量稳定前提下,合金消耗可进一步降低。
参考文献:
[1] 刘彦平,薄涛,张玉生等.锰矿在转炉冶炼中的应用.钢铁. 2006
[2] 李作鑫,刘正华,孟凡玉等. 锰矿在转炉炼钢工艺中的应用.第十二届全国炼钢学术会议论文
[3] 文永才,杜德信,王涛等. 转炉炼钢用锰矿进行直接合金化的热力学分析.钢铁钒钛,1997
[4] 陈兆平,蒋晓放,章耿.锰矿还原技术在宝钢转炉上的应用.中国钢铁协会论文集. 2005
[5] 李红花,黄优明,尹柴丽,朱士将.转炉锰矿直接合金化热力学和动力学分析[J].莱钢科技,2011,8.
作者简介:王栋(1987—),男,毕业于北京科技大学冶金工程专业,通才炼钢厂转炉车间副主任,从事炼钢工艺技术管理工作。
联系电话:18635741056
通讯地址:山西省临汾市曲沃县太子滩工业园山西通才工贸有限公司炼钢厂 043000
下载全文——建邦炼钢厂“以铬代锰”降锰生产实践.docx