一种钢筋增强剂及其加入方法

1.本发明属于电炉炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种钢筋增强剂及其加入方法。


背景技术：

2.热轧带肋钢筋主要用于混凝土建筑结构，主要用作钢筋混凝土建筑构件的骨架，对增强建筑结构的强度和稳定性等起着重要的作用。随着我国经济建设的快速发展，建筑及交通等行业对钢筋的性能要求也越来越严格，国家于2018年制定了新版gb-t 1499.2-2018标准，新标准取消了335mpa级钢筋，增加了600mpampa级钢筋，同时也对热轧带肋钢筋的生产工艺、化学成分、金相组织以及力学性能提出了更高要求。
3.目前热轧带肋钢筋主要通过添加微合金元素nb、v或ti和相变强化(穿水强制冷却)来提钢筋的强度，随着新标准的实施，通过穿水强制冷却使钢筋强度增加的方法已被禁止；而采用微合金元素nb、v或ti来提高钢筋强度时，一方面由于微合金元素nb、v或ti等合金价格昂贵，会使生产成本增加，另一方面，微合金元素nb、v或ti容易导致铸坯裂纹的产生，也限制了其使用量的进一步提升。为降低微合金元素的加入，现有技术中常采用石灰、铝矾土等对铁水进行调质。
4.例如专利cn107746907a公开了一种洁净钢的生产方法。该发明提供一种洁净钢的生产方法，包括以下步骤：提钒转炉脱磷、脱硫、炼钢转炉脱磷脱碳、lf精炼炉深脱磷、脱硫站脱磷扒渣、lf炉精炼、rh炉精炼等步骤，通过分步脱磷的方式，提高了脱磷效果和脱硫率，其中，炼钢转炉脱磷、脱碳过程中，向步骤b得到的铁水中加入活性石灰、高镁石灰和造渣剂进行脱磷；lf精炼炉深脱磷过程中将步骤c出钢后的钢水转入lf炉，加入活性石灰和铝矾土，加热5～15min后，再次加入活性石灰和铝矾土，加热至各钢种的目标温度，出钢；lf炉精炼过程中，加入脱氧材料对钢水进行脱氧，加入脱硫剂对钢水进行脱硫，再加入2～5kg/t钢活性石灰和0.1～2kg/t钢调渣剂对钢水进行合金化。
5.专利cn111996327a公开了一种以工业废弃物为原料的铁水预处理脱磷剂，属于铁水预处理技术领域。本发明的脱磷剂按重量百分比为：钢包精炼渣15％-30％，石灰10％-25％，赤泥10％-20％，含铁氧化物25％-54％，硼砂2％-5％。其中，b2o3能够有效控制炉渣中的液相比例，避免炉渣中液相比例过低而影响脱磷能力，通过控制脱磷剂中na2o与b2o3的比值，能够有效的降低脱磷剂熔点，使得脱磷过程成渣速度快，提高脱磷效率，还能够与脱磷产物2cao
·
sio2·
3cao
·
p2o5结合，提高固溶体的稳定性，避免了脱磷后期回磷反应的发生。以上专利虽然利用石灰、铝矾土、硼砂对铁水进行调质，但对于钢筋的强度均没有明显的提升。


技术实现要素：

6.1.要解决的问题
7.针对现有技术中低含量微合金元素的钢筋强度低的问题，本发明提供一种钢筋增强剂及其加入方法，将本发明的钢筋增强剂加入钢筋中，能有效提高钢筋的强度。
8.2.技术方案
9.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
10.本发明的一种钢筋增强剂及其加入方法，所述的钢筋增强剂包括以下重量百分比的组分：活性石灰：5％-10％，铝矾土：15％-20％，硼矿：20％-40％，磷：20％-30％，其余为fe。活性石灰中cao的重量百分比含量≥85％，sio2的重量百分比含量≤3％。铝矾土和硼矿共同调整渣的熔点和粘度，另外通过控制铝矾土加入，避免b2o3还原后造成炉渣的物理性质发生大的改变。
11.本发明采用活性石灰作为增强剂的主要成分，铝矾土和硼矿共同调整渣的熔点和粘度，另外通过控制铝矾土加入，避免b2o3还原后造成炉渣的物理性质发生大的改变。活性石灰的优点一是与普通石灰相比，活性石灰的反应效率更高，成渣速度更快，二是调解增强剂熔点和强度。铝矾土中al2o3的重量百分比含量≥80％，主要是用于调节炉渣粘度，促进化渣。硼矿中b2o3的重量百分含量≥35％，mgo的重量百分含量≥5％。硼矿中b2o3不仅可以促进石灰溶解，加快成渣，同时部分b会进入钢水增加钢筋强度。但b2o3含量不能过高，容易导致炉渣过稀，影响lf炉埋弧效果；磷含量为20％-30％，磷主要进入钢水，固溶于钢中，起到强化作用，但是磷含量不易过高，其原因在于，p是易偏析元素，容易在凝固过程中沿枝晶间偏聚，降低晶界结合强度，因此本发明进一步采用硼来降低磷的负面作用，b原子的半径小，扩散速度快，可优先占据晶界，减少p的偏聚量容易造成晶界脆化，进一步提高强化钢筋。
12.钢筋增强剂的颗粒尺寸为5cm-40cm，尺寸过小则负压情况下易被抽吸过走，尺寸过大则难以融化，影响增强效果。
13.一种钢筋增强剂的加入方法，包括以下脱硫步骤：
14.步骤s1、出钢：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂，使增强剂中的p进入钢水起到固溶强化作用。
15.步骤s2、lf冶炼：lf冶炼过程中调渣，并加入第二批钢筋增强剂；在lf冶炼过程中，b2o3被还原为单质b，单质b进入钢水，一方面在凝固过程中与n结合提高强度，另一方面可以固溶于钢中，提高钢的强度。调渣可采用石灰和预熔精炼渣进行，所述预熔渣成分的成分按质量分数包括：cao：15％-20％，al2o3：50％-65％；sio2：5％-10％，其余为fe。
16.步骤s3、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
17.更进一步地，lf炉冶炼过程中控制炉渣碱度(cao/sio2)为1.5-3.0，钙铝比(cao/al2o3)控制为1.4-2.6，渣中feo含量≤3％。本发明加入硼矿，通过控制lf炉冶炼过程中炉渣的碱度(cao/sio2)为1.5-3.0，钙铝比为1.4-2.6，保证b2o3的还原，使其以单质b的形式进入钢水，达到增强效果。碱度和钙铝比过大会造成炉渣粘度过大，液相比例过低，限制了p和b2o3的还原；过小会造成炉渣过稀，对钢包侵蚀增加，不利于炉渣泡沫化，电耗增加。
18.更进一步地，在冶炼过程中控制钢筋增强剂的加入量为1-2kg/t，出钢过程中控制加入量为总量的80％-90％，lf冶炼过程中控制加入量为总量的10％-20％，其中出钢过程中加入较多量的钢筋增强剂，用于粗调，lf冶炼过程中，加入较少量的钢筋增强剂，用于精调。
19.更进一步地，lf炉冶炼过程中控制炉渣总量为钢水量的1％-3％。
20.将本发明的钢筋增强剂用于钢筋中，所述钢筋的成分按质量分数包括：c：0.23％-0.24％，si：0.35％-0.38％，mn：1.12％-1.41％，nb：0.26％-0.27％，通过加入钢筋增强剂
可以使钢筋屈服强度增加15-30mpa。
21.3.有益效果
22.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
23.(1)本发明的一种钢筋增强剂，将其加入钢筋中，通过控制lf炉冶炼过程中炉渣的碱度和钙铝比，还原b2o3，使其以单质b的形式进入钢水，与p共同作用，提高钢筋的强度；
24.(2)本发明的一种钢筋增强剂，通过添加铝土矿和硼矿可以促进石灰溶解，减少预熔精炼渣的使用量或替代熔精炼渣，提高lf炉加热效率；
25.(3)本发明通过加入钢筋增强剂可以降低钢筋中硅、锰等合金的加入量，降低生产成本。
具体实施方式
26.下文作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
27.下面结合实施例对本发明作进一步的描述，实施例在150t电炉
→
lf
→
连铸工艺上进行。
28.其中表1为钢筋增强剂组分参数，表2为lf冶炼过程中调渣工艺参数，表3为lf电耗及钢筋性能参数。
29.表1为钢筋增强剂组分参数
[0030][0031]
表2lf冶炼过程中调渣工艺参数
[0032][0033]
表3lf电耗及钢筋性能参数
[0034][0035]
对比例1
[0036]
对比例1中不加入钢筋增强剂，其主要包括以下步骤：
[0037]
步骤s1、lf冶炼：lf冶炼过程中加入石灰和预熔精炼渣进行调渣，控制炉渣碱度(cao/sio2)为4.3，钙铝比(cao/al2o3)为1.5，渣中feo含量为3.2％；
[0038]
步骤s2、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
[0039]
对比例2
[0040]
对比例2中不加入钢筋增强剂，其主要包括以下步骤：
[0041]
步骤s1、lf冶炼：lf冶炼过程中加入石灰和预熔精炼渣进行调渣，控制炉渣碱度(cao/sio2)为2.2，钙铝比(cao/al2o3)为1.7，渣中feo含量为2.0％；
[0042]
步骤s2、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
[0043]
实施例1
[0044]
本实施例中钢筋增强剂按重量百分比包括组分：活性石灰：8％，铝矾土：15％，硼矿：35％，磷：23％，其余为fe。其中硼矿中b2o3的含量为37％，mgo的含量为8％。活性石灰中cao的含量≥85％，sio2的含量≤3％。sio2含量应控制在较低范围内，否则会产生硅酸二钙，而硅酸二钙会将石灰包裹起来，阻碍石灰溶解。铝矾土中al2o3的含量为83％。本实施例中钢筋增强剂尺寸为28cm。
[0045]
一种钢筋增强剂的加入方法，包括以下步骤：
[0046]
步骤s1、出钢：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂，控制加入量为1.2kg/t，与石灰一起于出钢1/2时加入；
[0047]
步骤s2、lf冶炼：lf冶炼过程中加入预熔精炼渣进行调渣，控制炉渣碱度炉渣碱度(cao/sio2)为2.3，钙铝比(cao/al2o3)为1.8，渣中feo含量为2.1％，并加入第二批钢筋增强
剂，控制加入量为0.2kg/t；
[0048]
步骤s3、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
[0049]
实施例2
[0050]
本实施例中钢筋增强剂按重量百分比包括组分：活性石灰：10％，铝矾土：17％，硼矿：40％，磷：20％，其余为fe。其中硼矿中b2o3的含量为40％，mgo的含量为6％。活性石灰中cao的含量≥87％，sio2的含量≤3％。铝矾土中al2o3的含量为86％。本实施例中钢筋增强剂尺寸为8cm。
[0051]
一种钢筋增强剂的加入方法，包括以下步骤：
[0052]
步骤s1、出钢：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂，控制加入量为1.7kg/t，与石灰一起于出钢1/2时加入；
[0053]
步骤s2、lf冶炼：lf冶炼过程中加入石灰进行调渣，控制炉渣碱度(cao/sio2)为1.5-3.0，钙铝比(cao/al2o3)控制为1.4-2.6，渣中feo含量≤3％，具体地，本实施例中，炉渣碱度(cao/sio2)为2.0，钙铝比(cao/al2o3)为1.9，渣中feo含量为1.5％，并加入第二批钢筋增强剂，控制加入量为0.2kg/t；
[0054]
步骤s3、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
[0055]
实施例1和2为不改变钢筋成分进行增强，实施例相比于对比例，其主要优势主要体现在可以使钢筋的屈服强度平均提高21mpa，同时显著降低lf的电耗，lf炉电耗平均下降5.05kwh/t，电耗下降率平均为13.6％。
[0056]
实施例3
[0057]
本实施例中钢筋增强剂按重量百分比包括组分：活性石灰：7％，铝矾土：20％，硼矿：23％，磷：28％，其余为fe。其中硼矿中b2o3的含量为41％，mgo的含量为7％。活性石灰中cao的含量≥85％，sio2的含量≤3％。铝矾土中al2o3的含量为85％。本实施例中钢筋增强剂尺寸为40cm。
[0058]
一种钢筋增强剂的加入方法，包括以下步骤：
[0059]
步骤s1、出钢：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂，控制加入量为0.9kg/t，与石灰一起于出钢1/2时加入；
[0060]
步骤s2、lf冶炼：lf冶炼过程中加入石灰或预熔精炼渣进行调渣，控制炉渣碱度(cao/sio2)为1.5-3.0，钙铝比(cao/al2o3)控制为1.4-2.6，渣中feo含量≤3％，具体地，本实施例中，炉渣碱度(cao/sio2)为1.8，钙铝比(cao/al2o3)为2.3，渣中feo含量为1.6％，并加入第二批钢筋增强剂，控制加入量为0.1kg/t；
[0061]
步骤s3、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
[0062]
实施例4
[0063]
本实施例中钢筋增强剂按重量百分比包括组分：活性石灰：5％，铝矾土：18％，硼矿：28％，磷：25％，其余为fe。其中硼矿中b2o3的含量为42％，mgo的含量为5％。活性石灰中cao的含量≥85％，sio2的含量≤3％。铝矾土中al2o3的含量为85％。本实施例中钢筋增强剂尺寸为17cm。
[0064]
一种钢筋增强剂的加入方法，包括以下步骤：
[0065]
步骤s1、出钢：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂，控制加入量为1.1kg/t，与石灰一起于出钢1/2时加入；
[0066]
步骤s2、lf冶炼：lf冶炼过程中加入石灰进行调渣，控制炉渣碱度(cao/sio2)为1.5-3.0，钙铝比(cao/al2o3)控制为1.4-2.6，渣中feo含量≤3％，具体地，本实施例中，炉渣碱度(cao/sio2)为2.8，钙铝比(cao/al2o3)为1.5，渣中feo含量为1.1％，并加入第二批钢筋增强剂，控制加入量为0.2kg/t；
[0067]
步骤s3、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。
[0068]
实施例3和4为降低钢筋中mn含量进行增强，实施相比于比较例，其主要优势体现在保证钢筋屈服强度基本情况相当下，可以使钢筋中mn含量平均降低0.245％，显著减少锰合金加入量，同时显著降低lf的电耗，lf炉电耗平均下降4.75kwh/t，电耗下降率平均为12.8％，合计降低成本超过20元/t钢。
[0069]
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

技术特征：
1.一种钢筋增强剂，其特征在于，所述钢筋增强剂按重量百分比包括：活性石灰：5％-10％，铝矾土：15％-20％，硼矿：20％-40％，磷：20％-30％，其余为fe。2.根据权利要求1所述的钢筋增强剂，其特征在于，所述硼矿中b2o3的重量百分含量≥35％，mgo的重量百分含量≥5％。3.根据权利要求2所述的钢筋增强剂，其特征在于，所述活性石灰中cao的重量百分比含量≥85％，sio2的重量百分比含量≤3％。4.根据权利要求3所述的钢筋增强剂，其特征在于，所述铝矾土中al2o3的重量百分比含量≥80％。5.根据权利要求4所述的钢筋增强剂，其特征在于，所述钢筋增强剂的颗粒尺寸为5cm-40cm。6.一种权利要求1-5任一项所述钢筋增强剂的加入方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、出钢：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂；步骤s2、lf冶炼：lf冶炼过程中调渣，并加入第二批钢筋增强剂；步骤s3、浇铸：lf冶炼结束进行浇铸。7.根据权利要求6所述的钢筋增强剂的加入方法，其特征在于，lf炉冶炼过程中控制炉渣碱度(cao/sio2)为1.5-3.0，钙铝比(cao/al2o3)控制为1.4-2.6，渣中feo含量≤3％。8.根据权利要求7所述的钢筋增强剂的加入方法，其特征在于，控制钢筋增强剂的加入量为1-2kg/t。9.根据权利要求8所述的钢筋增强剂的加入方法，其特征在于，步骤s1出钢过程中钢筋增强剂的加入量为总量的80％-90％，步骤s2 lf冶炼过程中钢筋增强剂的加入量为总量的10％-20％。10.根据权利要求9所述的钢筋增强剂的加入方法，其特征在于，lf炉冶炼过程中控制炉渣总量为钢水量的1％-3％。

技术总结
一种钢筋增强剂及其加入方法，属于电炉炼钢技术领域。本发明的钢筋增强剂按重量百分比包括以下组分：活性石灰：5％-10％，铝矾土：15％-20％，硼矿：20％-40％，磷：20％-30％，其余为Fe。其加入方法包括以下步骤：电炉冶炼结束后出钢，出钢过程中加入第一批钢筋增强剂；LF冶炼过程中调渣，并加入第二批钢筋增强剂；LF冶炼结束进行浇铸。将本发明的钢筋增强剂加入钢筋中，能有效提高钢筋的强度，提高LF炉加热效率；同时降低合金加入量，降低生产成本。降低生产成本。


技术研发人员：夏云进 覃德波 范鼎东 夏能伟 夏玉华 孙桂林 陶素芬
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/28