CN102266925A

CN102266925A - 高钛合金焊条用钢的连铸工艺

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Publication number: CN102266925A
Application number: CN2011101939085A
Authority: CN
Inventors: 宋金平; 陈兴华; 孔凡杰; 李林; 朱定华; 吴建勇
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: CN102266925B

Abstract

本发明涉及冶金领域的一种连铸工艺，是一种高钛合金焊条用钢的连铸工艺，连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注，中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注，中间包中钢水使用覆盖剂，在连铸浇注过程中采用电磁搅拌，结晶器液面采用全自动液面检测，连铸拉速按中间包过热度自动控制，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在30～40℃，浇注拉速控制在1.8～2.4m/min范围内；保护渣按重量百分比由以下组成：R：0.80±0.15、SiO₂：35.0±3.5%、CaO：28.0±3.5%、Al₂O₃：≤5.0%、Fe₂O₃：≤4.0%、MgO：≤5.0%、F^－：4.5±1.5%、K₂O+Na₂O：5.0±2.0%、固体C：12.0±2.5%。本发明可有效防止浇注过程中钢水二次氧化，确保钢水中钛的稳定性，防止保护渣变性，提高铸坯表面质量。

Description

高钛合金焊条用钢的连铸工艺

技术领域

本发明涉及冶金领域的一种连铸工艺，具体的说是一种高钛合金焊条用钢的连铸工艺。

背景技术

合金焊丝（条）用钢是用于生产焊接的材料，随着焊接技术的发展，焊接材料的应用范围日益扩大，对合金焊丝（条）用钢的品种与质量提出了越来越高的要求。从焊接材料发展来看，气体保护焊焊丝成为趋势。该类焊丝焊接时通常使用CO₂进行保护，焊接时，由于电弧的高温热作用，CO₂气体分解出原子氧，具有强烈的氧化性，CO₂本身也是一种活性气体，具有一定的氧化性能。氧化反应的结果，导致合金元素的大量烧损，如果合金量不足，脱氧不充分，将导致焊缝中产生气孔，焊接力学性能，特别是韧性将明显下降；另外焊接时，焊接电流波动大，熔滴呈短路或滴状过渡，因此焊丝中除常规加入Si、Mn脱氧元素外，还要加入Ti、Zr、Al等强脱氧剂。钢厂通常采用加入Ti的方式，由于Ti的加入，焊接时熔滴细化，电弧稳定，飞溅减小，焊接性能变好。

试验表面若过多的钛则使夹杂物质点增多，增加了焊接后的焊缝脆性,恶化了焊接组织的韧性,故高钛合金焊丝（条）钢用户一般要求Ti的控制范围为0.12－0.20%,该范围较普通焊丝（条）用钢已较高同，而普通焊丝（条）用钢要求Ti的控制范围为0.10%以下。

钢中钛含量高，因Ti为强脱氧剂,浇注过程Ti极易氧化，与保护渣中SiO₂反应，造成保护渣变性，使保护渣碱度、熔点、粘度、结晶性能急剧升高恶化，保护渣易变性成絮状或结块，富集在铸坯表面，铸坯易产生夹渣、粘渣、结疤、渣坑，铸坯表面质量差，表面存在结疤大、渣坑深的铸坯直接判废，铸坯表面较好的需二次修磨扒皮才能轧制,成本大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高钛合金焊条用钢的连铸工艺，可有效防止浇注过程中钢水二次氧化，确保钢水中钛的稳定性，防止保护渣变性，提高铸坯表面质量。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，包括以下步骤：

⑴铸机开始浇注前，将保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在140±10℃，烘烤时间为40±10min，确保保护渣干燥与进行预热；保护渣按重量百分比由以下组成：SiO₂：35.0±3.5%、CaO：28.0±3.5%、Al₂O₃：≤5.0%、Fe₂O₃：≤4.0%、MgO：≤5.0%、F^－（F^－表示氟离子）：4.5±1.5%、K₂O+Na₂O：5.0±2.0%、固体C：12.0±2.5%，以上各组分的重量百分比之各为100%；R（是碱度，为CaO/SiO₂的比值）：0.80±0.15%；

⑵连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注，中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注，中间包中钢水使用覆盖剂，在连铸浇注过程中采用电磁搅拌，结晶器液面采用全自动液面检测，连铸拉速按中间包过热度自动控制，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在30～40℃，浇注拉速控制在1.8～2.4m/min范围内，浇注过程结晶器中使用步骤⑴所述的保护渣；

⑶浇注过程中，保护渣少量、勤加（每个流每次加入0.5±0.1kg，循环时间为5±1min），确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4±0.5cm，维持合适的三层结构，目视渣面不得见红，每隔10±2min进行一次结晶器渣带清理工作。

本发明通过合理的保护渣成配比，并不添加其它易与钢中成分反应而导致保护渣变性的其它成分，一方面较少的成分配比更为科学合理，有效防止浇注过程中钢水二次氧化，确保钢水中钛的稳定性，可以防止保护渣与SiO₂反应，防止保护渣变性，不会使保护渣碱度、熔点、粘度、结晶性能急剧升高恶化，不会变性成絮状或结块，不会富集在铸坯表面，从而铸坯不会产生夹渣、粘渣、结疤、渣坑，铸坯表面质量好；另一方面，也节约了保护渣的成本。

另外，本申请通过具体工艺参数的控制，如中间包过热度、浇注拉速、保护渣加料控制和保护渣总渣层厚等，来控制结晶器保护渣不会变性成絮状或结块，不易富集在铸坯表面，不会使铸坯产生夹渣、粘渣、结疤、渣坑情况；包钢水温度控制是指中间包的过热度，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在30-40℃有助于减少漏钢事故，减轻成份偏析及铸坯内裂，有利于保护渣熔化效果，有利于铸坯表面质量；通过浇注拉速控制在1.8～2.4m/min，也有利于铸坯表面质量。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1080±35，粘度（Pa.s/1300℃）：0.43±0.15，水分≤0.5%，粒度（0.15-1mm）≥80%，容重（g/cm³）：0.70±0.2。

前述的高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，浇注拉速为2.2m/min。防止漏钢事故发生及铸坯鼓肚，选用2.2m/min为最佳拉速。

前述的高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，中间包钢水中使用的覆盖剂按重量百分比由以下组分组成：CaO+MgO：20～30％，SiO₂：45～55％，Al₂O₃≤9％，Fe₂O₃≤1.5％，C≤10％，以上各组分的重量百分比之各为100%。合理的覆盖剂也确保了铸坯表面质量较好。

具体实施方式

实施例1

一种高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，包括以下步骤：

⑴铸机开始浇注前，将保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在130℃，烘烤时间为30min，确保保护渣干燥与进行预热；保护渣按重量百分比由以下组成：SiO₂：35.65%、CaO：30.85%、Al₂O₃：4.0%、Fe₂O₃：3.5%、MgO：4.5%、F^－：4.5%、K₂O+Na₂O：5.0%、固体C：12.0%；R（是碱度，为CaO/SiO₂的比值）：0.87；保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1045，粘度（Pa.s/1300℃）：0.28，水分0.3%，粒度（0.15-1mm）80%，容重（g/cm³）：0.5。

⑵连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注，中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注，中间包中钢水使用覆盖剂，在连铸浇注过程中采用电磁搅拌，结晶器液面采用全自动液面检测，连铸拉速按中间包过热度自动控制，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在30℃，浇注拉速控制在1.8m/min范围内，浇注过程结晶器中使用步骤⑴所述的保护渣；

⑶浇注过程中，保护渣少量、勤加，每个流每次加入0.4kg，循环时间为4min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在3.5cm，维持合适的三层结构，目视渣面不得见红，每隔8min进行一次结晶器渣带清理工作。

本发明通过合理的保护渣成配比，并不添加其它易与钢中成分反应而导致保护渣变性的其它成分，一方面较少的成分配比更为科学合理，有效防止浇注过程中钢水二次氧化，确保钢水中钛的稳定性，可以防止保护渣与SiO₂反应，防止保护渣变性，不会使保护渣碱度、熔点、粘度、结晶性能急剧升高恶化，不会变性成絮状或结块，不会富集在铸坯表面，从而铸坯不会产生夹渣、粘渣、结疤、渣坑，铸坯表面质量好；另一方面，也节约了保护渣的成本。本申请通过具体工艺参数的控制，如中间包过热度、浇注拉速、保护渣加料控制和保护渣总渣层厚等，来控制结晶器保护渣不会变性成絮状或结块，不易富集在铸坯表面，不会使铸坯产生夹渣、粘渣、结疤、渣坑情况。

中间包钢水中使用的覆盖剂按重量百分比由以下组分组成：CaO+MgO：29％，SiO₂：53％，Al₂O₃：8％，Fe₂O₃：0.5％，C：9.5％，合理的覆盖剂也确保了铸坯表面质量较好。

实施例2

⑴铸机开始浇注前，将保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在140℃，烘烤时间为40min，确保保护渣干燥与进行预热；保护渣按重量百分比由以下组成：SiO₂：38.5%、CaO：28.5%、Al₂O₃：3.5%、Fe₂O₃：3.0%、MgO：4.0%、F^－（F^－表示氟离子）：6%、K₂O+Na₂O：7%、固体C：9.5%；R（是碱度，为CaO/SiO₂的比值）：0.74；保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1080，粘度（Pa.s/1300℃）：0.43，水分0.4%，粒度（0.15-1mm）90%，容重（g/cm³）：0.70。

⑵连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注，中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注，中间包中钢水使用覆盖剂，在连铸浇注过程中采用电磁搅拌，结晶器液面采用全自动液面检测，连铸拉速按中间包过热度自动控制，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在35℃，浇注拉速控制在2m/min范围内，浇注过程结晶器中使用步骤⑴所述的保护渣；

⑶浇注过程中，保护渣少量、勤加，每个流每次加入0.5kg，循环时间为5min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4cm，维持合适的三层结构，目视渣面不得见红，每隔10min进行一次结晶器渣带清理工作。

中间包钢水中使用的覆盖剂按重量百分比由以下组分组成：CaO+MgO：30％，SiO₂：49.5％，Al₂O₃：9％，Fe₂O₃：1.5％，C：10％，合理的覆盖剂也确保了铸坯表面质量较好。

实施例3

⑴铸机开始浇注前，将保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在150℃，烘烤时间为50min，确保保护渣干燥与进行预热；保护渣按重量百分比由以下组成：SiO₂：33.5%、CaO：32%、Al₂O₃：5.0%、Fe₂O₃：4.0%、MgO：5.0%、F^－：3%、K₂O+Na₂O：3.0%、固体C：14.5%；R（是碱度，为CaO/SiO₂的比值）：0.96%；保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1115，粘度（Pa.s/1300℃）：0.58，水分0.5%，粒度（0.15-1mm）80%，容重（g/cm³）：0.9。

⑵连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注，中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注，中间包中钢水使用覆盖剂，在连铸浇注过程中采用电磁搅拌，结晶器液面采用全自动液面检测，连铸拉速按中间包过热度自动控制，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在40℃，浇注拉速控制在2.4m/min范围内，浇注过程结晶器中使用步骤⑴所述的保护渣；

⑶浇注过程中，保护渣少量、勤加，每个流每次加入0.6kg，循环时间为6min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4.5cm，维持合适的三层结构，目视渣面不得见红，每隔12min进行一次结晶器渣带清理工作。

本发明通过合理的保护渣成配比，并不添加其它易与钢中成分反应而导致保护渣变性的其它成分，一方面较少的成分配比更为科学合理，有效防止浇注过程中钢水二次氧化，确保钢水中钛的稳定性，可以防止保护渣与SiO₂反应，防止保护渣变性，不会使保护渣碱度、熔点、粘度、结晶性能急剧升高恶化，不会变性成絮状或结块，不会富集在铸坯表面，从而铸坯不会产生夹渣、粘渣、结疤、渣坑，铸坯表面质量好；另一方面，也节约了保护渣的成本。本申请通过具体工艺参数的控制，如中间包过热度、浇注拉速、保护渣加料控制和保护渣总渣层厚等，来控制结晶器保护渣不会变性成絮状或结块。

中间包钢水中使用的覆盖剂按重量百分比由以下组分组成：CaO+MgO：28％，SiO₂：55％，Al₂O₃：7.5％，Fe₂O₃：1％，C：8.5％，合理的覆盖剂也确保了铸坯表面质量较好。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，其特征在于：包括以下步骤：

⑴铸机开始浇注前，将保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在140±10℃，烘烤时间为40±10min，确保保护渣干燥与进行预热；所述保护渣按重量百分比由以下组成：SiO₂：35.0±3.5%、CaO：28.0±3.5%、Al₂O₃：≤5.0%、Fe₂O₃：≤4.0%、MgO：≤5.0%、F^－：4.5±1.5%、K₂O+Na₂O：5.0±2.0%、固体C：12.0±2.5%，以上各组分的重量百分比之各为100%；所述碱度R：0.80±0.15%；

⑶浇注过程中，保护每个流每次加入0.5±0.1kg，循环时间为5±1min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4±0.5cm，维持合适的三层结构，目视渣面不得见红，每隔10±2min进行一次结晶器渣带清理工作。

2.如权利要求1所述的高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，其特征在于：所述保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1080±35，粘度（Pa.s/1300℃）：0.43±0.15，水分≤0.5%，粒度（0.15-1mm）≥80%，容重（g/cm³）：0.70±0.2。

3.如权利要求1所述的高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，其特征在于：所述浇注拉速为2.2m/min。

4.如权利要求1所述的高钛合金焊条用钢的连铸保护浇注工艺，其特征在于：所述中间包钢水中使用的覆盖剂按重量百分比由以下组分组成：CaO+MgO：20～30％，SiO₂：45～55％，Al₂O₃≤9％，Fe₂O₃≤1.5％，C≤10％，以上各组分的重量百分比之各为100%。