CN102586685B

CN102586685B - 高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺

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Publication number: CN102586685B
Application number: CN2012100511830A
Authority: CN
Inventors: 李林; 吴惠荣; 陆斌
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: CN102586685A

Abstract

本发明涉及一种钢的生产工艺，是一种高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，电炉冶炼工序中，配入铁水及废钢，其中铁水占炉料总量的50～60%，出钢温度≥1630℃出钢；精炼炉精炼工序中，精炼炉加硅铝钙脱氧剂扩散脱氧造白渣，根据钢种成分要求及取样成分分析加入低碳锰铁和硅铁合金调整钢水成分，达到符合真空处理的温度1630～1650℃；真空炉脱气工序中，低真空度1毫巴下保持10～15min，破真空后进入二次精炼；二次精炼工序中，精炼温度为1585～1600℃，加入低铝钛铁调整钛含量，搅拌1～2min后加入硫化铁，搅拌1～2min后取棒棒糖样分析，继续保持静搅，等所有成分合格后需确保软吹氩15～40min，温度在1565～1585℃后上连铸进行浇注。本发明可有效控制钢水的纯净度，确保钢水钛的稳定性，提高铸坯表面质量。

Description

高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺

技术领域

本发明波及一种钢的生产工艺，具体的说是一种高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺。

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。

试验表面过多的钛则使夹杂物质点增多，增加了焊接后脆性，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％，该范围较一般含钛合结钢中钛的含量已较高。该系列钢种成品要求C小于0.10％，合金量大，精炼时间长。为确保成品的C含量达到要求，电炉冶炼时需深脱碳，电炉出钢的初炼钢水氧化性会过高。精炼过程脱氧难度大，脱氧不充分易导致钢中氧含量高，钛铁等合金加入量大，收得率不稳定；钢中夹杂物含量高，钢水纯净度不够，浇注过程钢水可浇性差，中包水口易结瘤，影响铸坯内外在的质量。因此，现有技术中的高钛合金焊丝(条)用钢的冶炼工艺，对于控制钢水纯净度、确保钢水钛的均匀性及稳定性、铸坯表面质量及钢水可浇性的问题，都没有得到很好的解决。

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丝用钢的冶炼工艺，可有效控制钢水的纯净度，确保钢水钛的稳定性，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：

高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，包括电炉冶炼工序、精炼炉精炼工序、真空炉脱气工序、二次精炼工序和连铸浇注工序；

高钛合金焊丝用钢的重量百分比化学成分是：0.06％≤C≤0.08％，1.45％≤Mn≤1.55％，0.60％≤Si≤0.80％，P≤0.020％，0.010％≤S≤0.020％，Cu≤0.15％，0.16％≤Ti≤0.18％，Al≤0.10％，余量为Fe；

电炉冶炼工序中，配入铁水及废钢，其中铁水占炉料总量的50～60％，使用集束氧枪供氧脱碳和造渣脱磷，出钢温度≥1630℃出钢，出钢前2分钟停止供氧，补加脱氧护炉剂降低电炉内钢水的氧含量，出钢合金化过程前期加入复合中铝合金加强钢水脱氧；

精炼炉精炼工序中，精炼炉加硅铝钙脱氧剂扩散脱氧造白渣，根据钢种成分要求及取样成分分析加入低碳锰铁和硅铁合金调整钢水成分，达到符合真空处理的温度1630～1650℃，除Ti和S易氧化成分外，其它成分满足钢种成分要求即进入真空炉处理；

真空炉脱气工序中，低真空度1毫巴下保持10～15min，破真空后进入二次精炼；

二次精炼工序中，精炼温度为1585～1600℃，加入低铝钛铁调整钛含量，搅拌1～2min后加入硫化铁，搅拌1～2min后取棒棒糖样分析，继续保持静搅，等所有成分合格后需确保软吹氩15～40min，温度在1565～1585℃后上连铸进行浇注。

本发明出钢前2min停止供氧，补加脱氧护炉剂降低电炉内钢水的氧含量，可有效控制钢水的纯净度；出钢合金化过程前期加入合适量复合中铝以降低电炉初炼钢水氧化性；使用低铝钛铁合金增钛确保钢水钛的稳定性；在传统冶炼流程(电炉初炼、精炼处理)基础上增加以下二个工序强化钢水脱氧，确保钢水钛的稳定性：(1)真空处理(脱气、真空搅拌促进夹杂物大量上浮)；(2)二次精炼(调渣、调整钛等成分、软吹氩均匀成分温度、促进夹杂物进一步上浮)。因此本发明的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺具有以下优点：(1)生产成本低，操作易于控制；(2)钢水脱氧好，纯净度高，钛成分均匀，收得率较高；(3)连铸可浇性好，浇注过程顺利，铸坯表面质量较好。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，精炼炉精炼工序中，进VD时C按0.06％、Si按0.65％、S按≤0.005％控制；进VD参考温度：连铸第一炉1640～1650℃，连浇炉1630～1640℃。

前述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，电炉冶炼工序中，脱氧护炉剂的重量百分比化学成分是：7％≤CaO≤12％，0＜Al₂O₃＜5％，0＜SiO₂≤12％，50％≤MgO≤60％，15％≤TC≤20％，0＜H₂O≤2.0％；脱氧护炉剂加入量为2～4kg/t。

前述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，电炉冶炼工序中，复合中铝合金的重量百分比化学成分是：40％≤Al≤45％，0＜C≤0.2％，0＜Si≤1.0％，0＜P≤0.04％，0＜S≤0.05％，0＜Cu≤0.05％，Fe：余量；复合中铝合金加入量为1～2kg/t。

前述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，精炼炉精炼工序中，硅铝钙脱氧剂的重量百分比化学成分是：17.0％≤Ca≤25.0％，25.0％≤Al≤33.0％，14.0％≤Si≤20.0％，0＜P≤0.06％，0＜S≤0.08％，0＜C≤0.9％，Fe：余量；硅铝钙脱氧剂加入量为1～2kg/t。

前述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，二次精炼工序中，低铝钛铁加入量为4.2～4.6kg/t，搅拌1～2min后加入硫化铁：0.5～0.6kg/t。

通过以上脱氧护炉剂、复合中铝、脱氧剂、低铝钛铁的加入及加入量控制，可进一步保证钢水脱氧好，纯净度高，钛成分均匀，收得率较高，铸坯表面质量较好。

具体实施方式

实施例1

高钛合金焊丝用钢的重量百分比化学成分是：C：0.06％，Mn：1.55％，Si：0.60％，P：0.020％，S：0.010％，Cu：0.15％，Ti：0.18％，Al：0.10％，余量为Fe；

电炉冶炼工序中，配入铁水及废钢，其中铁水占炉料总量的50％，使用集束氧枪供氧脱碳和造渣脱磷，出钢温度1680℃出钢，出钢前2分钟停止供氧，补加脱氧护炉剂降低电炉内钢水的氧含量，出钢合金化过程前期加入复合中铝合金加强钢水脱氧；脱氧护炉剂的重量百分比化学成分是：CaO：7％，Al₂O₃：4％，SiO₂：12％，MgO：60％，TC：15％，H₂O：2.0％；脱氧护炉剂加入量为2kg/t；复合中铝合金的重量百分比化学成分是：Al：40％，C：0.2％，Si：1.0％，P：0.04％，S：0.05％，Cu：0.05％，Fe：余量；复合中铝合金加入量为1kg/t；

精炼炉精炼工序中，精炼炉加硅铝钙脱氧剂扩散脱氧造白渣，根据钢种成分要求及取样成分分析加入低碳锰铁和硅铁合金调整钢水成分，达到符合真空处理的温度1630℃，除Ti和S易氧化成分外，其它成分满足钢种成分要求即进入真空炉处理；进VD时C按0.06％、Si按0.65％、S按≤0.005％控制；进VD参考温度：连铸第一炉1640℃，连浇炉1630℃；硅铝钙脱氧剂的重量百分比化学成分是：Ca：17.0％，Al：25.0％，Si：14.0％，P：0.06％，S：0.08％，C：0.9％，Fe：余量；硅铝钙脱氧剂加入量为1kg/t；

真空炉脱气工序中，低真空度1毫巴下保持10min，破真空后进入二次精炼；

二次精炼工序中，精炼温度为1585℃，加入低铝钛铁调整钛含量，搅拌1min后加入硫化铁，搅拌1min后取棒棒糖样分析，继续保持静搅，等所有成分合格后需确保软吹氩15min，温度在1565℃后上连铸进行浇注；低铝钛铁加入量为4.2kg/t，搅拌1min后加入硫化铁：0.5kg/t。

实施例2

高钛合金焊丝用钢的重量百分比化学成分是：C：0.08％，Mn：1.45％，Si：0.80％，P：0.010％，S：0.020％，Cu：0.10％，Ti：0.16％，Al：0.08％，余量为Fe；

电炉冶炼工序中，配入铁水及废钢，其中铁水占炉料总量的55％，使用集束氧枪供氧脱碳和造渣脱磷，出钢温度1630℃出钢，出钢前2分钟停止供氧，补加脱氧护炉剂降低电炉内钢水的氧含量，出钢合金化过程前期加入复合中铝合金加强钢水脱氧；脱氧护炉剂的重量百分比化学成分是：CaO：12％，Al₂O₃：4.5％，0＜SiO₂：11％，MgO：55％，TC：17％，H₂O：1.5％；脱氧护炉剂加入量为3kg/t；复合中铝合金的重量百分比化学成分是：Al：43％，C：0.1％，Si：0.5％，P：0.03％，S：0.04％，Cu：0.03％，Fe：余量；复合中铝合金加入量为1.5kg/t；

精炼炉精炼工序中，精炼炉加硅铝钙脱氧剂扩散脱氧造白渣，根据钢种成分要求及取样成分分析加入低碳锰铁和硅铁合金调整钢水成分，达到符合真空处理的温度1640℃，除Ti和S易氧化成分外，其它成分满足钢种成分要求即进入真空炉处理；进VD时C按0.06％、Si按0.65％、S按≤0.005％控制；进VD参考温度：连铸第一炉1645℃，连浇炉1635℃；硅铝钙脱氧剂的重量百分比化学成分是：Ca：20.0％，Al：30.0％，Si：18.0％，P：0.04％，S：0.06％，C：0.7％，Fe：余量；硅铝钙脱氧剂加入量为1.5kg/t；

真空炉脱气工序中，低真空度1毫巴下保持13min，破真空后进入二次精炼；

二次精炼工序中，精炼温度为1590℃，加入低铝钛铁调整钛含量，搅拌2min后加入硫化铁，搅拌1.5min后取棒棒糖样分析，继续保持静搅，等所有成分合格后需确保软吹氩30min，温度在1575℃后上连铸进行浇注；低铝钛铁加入量为4.4kg/t，搅拌1.5min后加入硫化铁：0.55kg/t。

实施例3

高钛合金焊丝用钢的重量百分比化学成分是：C：0.07％，Mn：1.50％，Si：0.70％，P：0.015％，S：0.015％，Cu：0.05％，Ti：0.17％，Al：0.05％，余量为Fe；

电炉冶炼工序中，配入铁水及废钢，其中铁水占炉料总量的60％，使用集束氧枪供氧脱碳和造渣脱磷，出钢温度1650℃出钢，出钢前2分钟停止供氧，补加脱氧护炉剂降低电炉内钢水的氧含量，出钢合金化过程前期加入复合中铝合金加强钢水脱氧；脱氧护炉剂的重量百分比化学成分是：CaO：9％，Al₂O₃：4％，SiO₂：12％，MgO：52％，TC：20％，H₂O：2.0％；脱氧护炉剂加入量为4kg/t；复合中铝合金的重量百分比化学成分是：Al：45％，C：0.1％，Si：0.5％，P：0.02％，S：0.03％，Cu：0.02％，Fe：余量；复合中铝合金加入量为2kg/t；

精炼炉精炼工序中，精炼炉加硅铝钙脱氧剂扩散脱氧造白渣，根据钢种成分要求及取样成分分析加入低碳锰铁和硅铁合金调整钢水成分，达到符合真空处理的温度1650℃，除Ti和S易氧化成分外，其它成分满足钢种成分要求即进入真空炉处理；进VD时C按0.06％、Si按0.65％、S按≤0.005％控制；进VD参考温度：连铸第一炉1650℃，连浇炉1640℃；硅铝钙脱氧剂的重量百分比化学成分是：Ca：25.0％，Al：33.0％，Si：20.0％，P：0.03％，S：0.04％，C：0.5％，Fe：余量；硅铝钙脱氧剂加入量为2kg/t；

真空炉脱气工序中，低真空度1毫巴下保持15min，破真空后进入二次精炼；

二次精炼工序中，精炼温度为1600℃，加入低铝钛铁调整钛含量，搅拌2min后加入硫化铁，搅拌2min后取棒棒糖样分析，继续保持静搅，等所有成分合格后需确保软吹氩40min，温度在1585℃后上连铸进行浇注；低铝钛铁加入量为4.6kg/t，搅拌2min后加入硫化铁：0.6kg/t。

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.高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，包括电炉冶炼工序、精炼炉精炼工序、真空炉脱气工序、二次精炼工序和连铸浇注工序；其特征在于：

所述高钛合金焊丝用钢的重量百分比化学成分是：0.06%≤C≤0.08%，1.45%≤Mn≤1.55%，0.60%≤Si≤0.80%，P≤0.020%，0.010%≤S≤0.020%，Cu≤0.15%，0.16%≤Ti≤0.18%，Al≤0.10%,余量为Fe；

所述电炉冶炼工序中，配入铁水及废钢，其中铁水占炉料总量的50～60%，使用集束氧枪供氧脱碳和造渣脱磷，出钢温度≥1630°C出钢，出钢前2分钟停止供氧，补加脱氧护炉剂降低电炉内钢水的氧含量，出钢合金化过程前期加入复合中铝合金加强钢水脱氧；

所述精炼炉精炼工序中，精炼炉加硅铝钙脱氧剂扩散脱氧造白渣，根据钢种成分要求及取样成分分析加入低碳锰铁和硅铁合金调整钢水成分，达到符合真空处理的温度1630～1650℃，除Ti和S易氧化成分外，其它成分满足钢种成分要求即进入真空炉处理；

所述真空炉脱气工序中，低真空度1毫巴下保持10～15min，破真空后进入二次精炼；

所述二次精炼工序中，精炼温度为1585～1600℃，加入低铝钛铁调整钛含量，搅拌1～2min后加入硫化铁，搅拌1～2min后取棒棒糖样分析，继续保持静搅，等所有成分合格后需确保软吹氩15～40min，温度在1565～1585°C后上连铸进行浇注。

2.如权利要求1所述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述精炼炉精炼工序中，进VD时C按0.06%、Si按0.65%、S按≤0.005%控制；进VD参考温度：连铸第一炉1640～1650°C，连浇炉1630～1640°C。

3.如权利要求1所述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述电炉冶炼工序中，所述脱氧护炉剂的重量百分比化学成分是：7%≤CaO≤12%，0＜Al₂O₃＜5%，0＜SiO₂≤12%，50%≤MgO≤60%，15%≤TC≤20%，0＜H₂O≤2.0%；所述脱氧护炉剂加入量为2～4kg/t。

4.如权利要求1所述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述电炉冶炼工序中，所述复合中铝合金的重量百分比化学成分是：40%≤Al≤45%，0＜C≤0.2%，0＜Si≤1.0%，0＜P≤0.04%，0＜S≤0.05%，0＜Cu≤0.05%，Fe：余量；所述复合中铝合金加入量为1～2kg/t。

5.如权利要求1所述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述精炼炉精炼工序中，所述硅铝钙脱氧剂的重量百分比化学成分是：17.0%≤Ca≤25.0%，25.0%≤Al≤33.0%，14.0%≤Si≤20.0%，0＜P≤0.06%，0＜S≤0.08%，0＜C≤0.9%，Fe：余量；所述硅铝钙脱氧剂加入量为1～2kg/t。

6.如权利要求1所述的高钛合金焊丝用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述二次精炼工序中，所述低铝钛铁加入量为4.2～4.6kg/t，搅拌1～2min后加入硫化铁:0.5～0.6kg/t。