PC3預(yù)應(yīng)力混泥土鋼生產(chǎn)工藝及事故應(yīng)對(duì)措施

張啟明

（福建省三鋼（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，福建 三明 365000）

PC3棒主要特點(diǎn)鋼中硅含量高達(dá)1.55%～1.85%，高硅不僅能增加鋼的淬透性，還能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。關(guān)鍵是高硅含量可增加鋼的抗回火性，阻止軟化，使鋼能在相對(duì)較高的溫度下回火而強(qiáng)度的降低不大，有效地控制微裂紋擴(kuò)展，提高其抗延遲斷裂性能，對(duì)改善綜合力學(xué)性能有利[1]。由于它具有高強(qiáng)度韌性、良好的可焊接性、墩鍛性等特點(diǎn)，PC3在我國主要用于管樁廠制作港口混凝土管樁、高層建筑基混凝土管樁、橋墩混凝土管樁等。由于其錳硅比極低，考慮其澆注性能，對(duì)生產(chǎn)工藝有著較嚴(yán)格的要求。

1 三鋼煉鋼廠PC3鋼生產(chǎn)工藝流程

鐵水+廢鋼→130噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→130噸LF精煉→7機(jī)7流160mm×160mm方坯連鑄→熱送軋鋼廠。

2 PC3鋼煉鋼生產(chǎn)工藝

2.1 成分設(shè)計(jì)

表1 三鋼成分控制目標(biāo)

2.2 轉(zhuǎn)爐主要控制思路

（1）出鋼量：125t。

（2）終點(diǎn)成分及溫度控制范圍：出鋼C：≥0.08%、P≤0.015%、出鋼溫度1610～1640℃。

（3）出鋼控制：①使用硅鈣鋇脫氧：C≤0. 06%加入100kg/爐，0.06%＜C≤0.08%加入50kg/爐, C>0.08%不加硅鈣鋇。②出鋼采用石灰渣洗：無鋼包返回渣加石灰200kg/爐；有鋼包返回渣加石灰100kg/爐。③吹氬：出鋼前期吹氬強(qiáng)攪拌，到出鋼后期（出鋼量≥2/3）底吹流量可適當(dāng)調(diào)小。氬站吹氬時(shí)間≥3分鐘。

2.3 精煉關(guān)鍵點(diǎn)

造渣及脫氧控制：

（1）使用碳化硅強(qiáng)化擴(kuò)散脫氧，白渣穩(wěn)定時(shí)間≥20分鐘。

（2）精煉渣系的選擇：CaO:50～60% 、SiO2:20～30% 、Al2O3:≤10% 、 MgO:5～7%。(FeO+MnO)＜1%。

（3）在線喂入純鈣線100m/爐。

（4）軟吹時(shí)間控制≥10分鐘。

2.4 連鑄關(guān)鍵點(diǎn)

（1）使用φ30mm中包水口。

（2）主拉速2.1m/min。

（3）實(shí)施保護(hù)澆注。

經(jīng)過采取上述思路及工藝措施，PC3鋼煉鋼每年產(chǎn)量約3萬噸，市場(chǎng)異議零起，其成品成分及過熱度控制情況，見表2。

表2 成品成分及過熱度

3 PC3鋼在生產(chǎn)過程中所遇到的問題及解決措施

因在生產(chǎn)過程中發(fā)生一些突發(fā)性事故，導(dǎo)致PC鋼在精煉爐大量配合金、多次精煉、溫度補(bǔ)償?shù)仁鹿?，造成鋼水在澆注過程中發(fā)生絮流事故，嚴(yán)重的甚至是倒機(jī)事故，對(duì)質(zhì)量及生產(chǎn)順行帶來極大影響。出鋼溫度在1600℃以上的只有4爐，終點(diǎn)P含量均在0.008%以下，但是碳含量偏低，不符合出鋼0.08%～0.20%的要求，這樣給后續(xù)的脫氧工作帶來困難。應(yīng)該繼續(xù)摸索生產(chǎn)操作要點(diǎn)，積累經(jīng)驗(yàn)，還有很大的進(jìn)步空間。爐后出鋼精準(zhǔn)配碳,11爐中只有5爐在要求范圍之內(nèi)，其中2爐次因?yàn)樘几吲袕U或回爐，這主要與出鋼量和下渣量的不穩(wěn)定造成的。今后穩(wěn)定下渣量，目前轉(zhuǎn)爐的最大瓶頸就是下渣量控制不住，這是需要解決的首要問題。

相關(guān)問題及解決措施如下。

3.1 鋼水二次精煉事故

精煉爐已處理過的鋼水需要再次進(jìn)行精煉，簡(jiǎn)稱為二次精煉，為保證鋼水的可澆性，措施如下。

（1）冶煉周期：精煉周期（即工位處理時(shí)間）≥25min。

（2）造渣：①鋼包已黑面（覆蓋劑加入量＞60kg）的需要二次精煉：需倒渣后（倒出1/2以上渣）重新精煉，按全新鋼水工藝模式處理。渣系配比,本次冶煉已經(jīng)通過之前的活度模型計(jì)算對(duì)于渣系的配比進(jìn)行了一定調(diào)整，也在夾雜物情況中得到的反饋結(jié)果良好，表明理論上進(jìn)行的渣系分析是合理可行的，在今后的生產(chǎn)中可以繼續(xù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。②鋼水未加覆蓋劑或鋼水兌摻的，需要來回精煉的：在未確定時(shí)間上臺(tái)前，以升溫防止凍包及凍透氣磚為主，不進(jìn)行造渣，石灰+螢石用量＜800kg，且在軟吹工位需小流量吹氬，鋼水不裸露。在確認(rèn)時(shí)間及銜接順序后，添加新渣料，石灰+螢石≥400kg進(jìn)行造渣并加入碳化硅進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，促使?fàn)t渣具備良好的流動(dòng)性。

（3）鈣處理控制：150m/爐，喂線速度3m/秒。

（4）軟吹控制：軟吹時(shí)間控制在13～18min。

圖1 鋼材連鑄關(guān)鍵過程圖

（5）過熱度控制：28℃～34℃，比常規(guī)澆注過熱度高4℃，以保證具備一定的溫度對(duì)意外事故進(jìn)行處理。

3.2 其它常見事故處理方法

（1）精煉軟吹后發(fā)現(xiàn)低溫事故的，需要再次提溫的，實(shí)施措施如下。

鋼水精煉完畢，開至軟吹工位（軟吹時(shí)間≤10min)，發(fā)現(xiàn)上臺(tái)溫度不夠的但是有必須上臺(tái)銜接的，可以開至精煉工位補(bǔ)償溫度（補(bǔ)償溫度送電時(shí)間≤2min），溫度補(bǔ)償期間禁止大流量吹氬攪拌，防止高熔點(diǎn)覆蓋劑卷入鋼水中，鋼水升溫后，重新軟吹時(shí)間不低于8min。

（2）精煉大量配合金事故（合金加入量＞800kg/爐），因生產(chǎn)、操作、設(shè)備事故，需要大量配合金的，實(shí)施措施如下。

精煉爐需在精煉前期（精煉周期的1/3以前）加入大部分合金（2/3以上），且保證本爐有正常的精煉周期（精煉周期≥30min）。同時(shí)控制相關(guān)參數(shù)：過熱度為28±6℃，鈣線150m/爐，喂線速度3m/秒。

（3）精煉進(jìn)站發(fā)現(xiàn)渣面上混有大量碳粉，實(shí)施措施如下。

降低精煉石灰加入量，精煉前期石灰加入量≤600kg，配加螢石，以化渣為主，同時(shí)通電過程中打開小爐門，抬電極后強(qiáng)攪拌時(shí)間≥3min，避免電石渣生成，因?yàn)樵谕娺^程中電弧高溫條件下，石灰與碳粉混合在一起發(fā)生反應(yīng)生成CaC2。

4 處理效果

4.1 事故鋼水處理成功率

表3 措施實(shí)施前后數(shù)據(jù)對(duì)比

4.2 低倍缺陷

以常規(guī)精煉鋼水與事故狀態(tài)下鋼水措施實(shí)施后低倍缺陷對(duì)比，見圖2，可以看出在鋼水事故狀態(tài)下，實(shí)施工藝措施，低倍缺陷未發(fā)生惡化，與正常生產(chǎn)鋼水低倍缺陷級(jí)別控制在一個(gè)較低的水平。

圖2 低倍缺陷級(jí)別

5 結(jié)論

（1）三鋼P(yáng)C3鋼成分設(shè)計(jì)錳硅比在0.48，平均澆注過熱度為28.5℃具備良好的可澆性，自產(chǎn)品開發(fā)以來未接到市場(chǎng)質(zhì)量異議。

（2）通過對(duì)二次精煉鋼水重新造渣措施，可以有效提高鋼水的可澆性。

（3）實(shí)施事故工藝措施后，事故鋼水的處理成功率從33.3%提升至90%，大幅度降低了生產(chǎn)及蓄流事故。

（4）實(shí)施事故工藝措施后，低倍缺陷未發(fā)生惡化，繼續(xù)保持在一個(gè)較低級(jí)別的水平。