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建邦炼钢厂“以铬代锰”降锰生产实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-01-08  作者:王栋 王如伦 张崇尧 齐治畔 宋文生  浏览次数:414
 
核心提示: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
 建邦炼钢厂“以铬代锰”降锰生产实践

王栋  王如伦 张崇尧 齐治畔 宋文生

(山西建邦集团有限公司)

  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.

 

 
 
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