CN104278197A - 一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法 - Google Patents

一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序。本发明电炉出钢后扒去20～80wt％的钢包顶渣、精炼过程加入合成渣与石灰造新渣，精炼过程钢液回硅量大大减少；钢液的洁净度较高，可有效解决连铸过程中水口结瘤问题，实现了顺利连浇3炉以上；采用专用的结晶器保护渣，可解决铸坯表面的质量问题。

Description

一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，具体地说，是一种可实现杂质元素的窄范围控制、减轻连铸水口结瘤程度、改善连铸坯表面质量的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法。
背景技术
近年来，随着我国工业化进程的加快，焊接自动化程度明显提高，焊丝已被广泛应用于车辆制造、造船、工程机械、桥梁等制造业中，2011年，我国焊丝的消耗量已占焊材总消耗量的59％。焊丝钢要具有良好的拉拔性能和焊接性能，因而对钢中的化学成分有严格的要求，硅元素的增加可使焊缝的韧性和塑性有所降低，增大焊缝的开裂倾向，同时降低钢的拉拔性能；硫元素、磷元素和铝元素均可使焊缝的开裂倾向增加；钢中添加钛元素可使焊接时熔滴细化，焊缝组织细化，焊缝的成型性得到改善。因此，一些焊管用焊丝钢要具有较高的钛含量、并且具有较低的硅、铝、硫、磷、氧含量。因此，生产此类钢种的难点是：(1)杂质元素的窄范围控制；(2)浇铸过程中水口容易结瘤，特别是采用小方坯连铸；(3)连铸坯的表面质量较差，产品的成材率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法。具体的说，该工艺可实现杂质元素的窄范围控制，并能有效解决连铸过程水口结瘤严重、连铸坯表面质量差的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，钢的重量百分比化学成分为：0.06％≤C≤0.10％、1.65％≤Mn≤1.75％、0.06％≤Ti≤0.12％、0.3％≤Ni≤0.4％、0.004％≤B≤0.006％、Si≤0.05％、Ca≤0.001％、P≤0.015％、S≤0.006％、T.O≤0.004％、N≤0.007％、Al≤0.01％、余量为Fe，包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序。
1)电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的65～80wt.％；当熔池中碳含量为0.05～0.08wt.％、磷含量≤0.01wt.％、温度≥1630℃时方可出钢；出钢量为15～20wt.％时按照“铝锭→硅锰→低碳锰铁→镍板→石灰”顺序加入合金和渣料，其中铝锭的加入量为1.0～1.2kg/t，硅锰的加入量为2.0～2.5kg/t，低碳锰铁的加入量为17.0～18.0kg/t，镍板的加入量为2.8～3.5kg/t，石灰的加入量为4.0～5.0kg/t；出钢完毕后将钢包渣的20～80wt.％扒除掉；
2)钢包精炼工序中，钢包就位后测定钢液中溶解氧含量，如果溶解氧含量高于0.002wt.％，立即喂入铝线进行脱氧，并保证钢液中的铝含量<0.005wt.％；精炼过程加入石灰、合成渣、萤石和电石调节精炼渣的成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在：50％<CaO<55％、25％<Al2O3<30％、SiO2<10％、8％<MgO<12％、MnO+T.Fe<1％；当钢液温度和合金成分(钛除外)调节到位并且溶解氧含量小于0.0008wt.％时，喂入FeTi线，再进行12～18min的软吹搅拌后将钢包运往连铸平台；
3)小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140mm×140mm；连铸过程采用全程保护浇铸；中间包采用高碱度覆盖剂和碳化稻壳双层保护；中间包与中间包的包盖缝隙间采用石棉进行密封；采用专用结晶器保护渣；结晶器水量控制在1800～1850L/min，进出水温差小于10℃；浇铸的过热度控制在30～60℃，拉速控制在2.3～2.5m/min；连铸机的结晶器和凝固末端采用电磁搅拌。
本发明进一步的改进方案是，步骤2)所述的合成渣组成的重量百分比为：35％<CaO<45％、40％<Al2O3<50％、SiO2<5％、6％<MgO<8％以及杂质。
本发明更进一步的改进方案是，步骤3)所述的高碱度中间包覆盖剂组成的重量百分比为：45％<CaO<55％、20％<Al2O3<30％、SiO2<8％、6％<MgO<8％、CaF2<5％、C<1％以及杂质；所述的专用保护渣，理化特性为：1300℃下熔体黏度为0.8～1.2Pa·s，软化温度为1150～1200℃，二元碱度为0.75～0.85；所述的结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为4Hz；凝固末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz。
本发明至少具有以下优点：
1)电炉出钢后进行扒渣操作、精炼过程加入合成渣与石灰造新渣，钢包渣中的SiO2含量较低；并且喂FeTi线后，钢包底吹氩搅拌较弱，钢渣间的反应较弱。因此精炼过程钢液回硅量大大减少；
2)钢液的洁净度较高，可同时保证T.O≤0.002wt.％、S≤0.003wt.％、P≤0.01wt.％、Al≤0.005wt.％、Si≤0.05wt.％、Ca≤0.001wt.％；
3)解决了连铸过程中水口结瘤问题，连浇炉次达到3炉以上；
4)本发明连铸采用专用保护渣，保证了钢液的可浇性和铸坯表面质量。
具体实施方式
本案发明人采用本发明的冶炼方法在某炼钢车间采用140mm×140mm断面连铸方坯连续生产了3炉，包括110t电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，浇注顺利未出现结瘤现象，具体工艺方法如下：
1)电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的65～80wt.％；当熔池中碳含量为0.05～0.08wt.％、磷含量≤0.01wt.％、温度≥1630℃时方可出钢；出钢量为15～20wt.％时按照“铝锭→硅锰→低碳锰铁→镍板→石灰”顺序加入合金和渣料，其中铝锭的加入量为1.0～1.2kg/t，硅锰的加入量为2.0～2.5kg/t，低碳锰铁的加入量为17.0～18.0kg/t，镍板的加入量为2.8～3.5kg/t，石灰的加入量为4.0～5.0kg/t；出钢完毕后将钢包渣的20～80wt.％扒除掉；
2)钢包精炼工序中，钢包就位后测定钢液中溶解氧含量，如果溶解氧含量高于0.002wt.％，立即喂入铝线进行脱氧，并保证钢液中的铝含量<0.005wt.％；精炼过程加入石灰、合成渣、萤石和电石调节精炼渣的成分，其中合成渣组成的重量百分比为：35％<CaO<45％、40％<Al2O3<50％、SiO2<5％、6％<MgO<8％以及杂质；炉渣主要组成的重量百分比控制在：50％<CaO<55％、25％<Al2O3<30％、SiO2<10％、8％<MgO<12％、MnO+T.Fe<1％；当钢液温度和合金成分(钛除外)调节到位并且溶解氧含量小于0.008wt.％时，喂入FeTi线，再进行12～18min的软吹搅拌后将钢包运往连铸平台；
3)小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140mm×140mm；连铸过程采用全程保护浇铸；中间包采用高碱度覆盖剂和碳化稻壳双层保护，其中高碱度中间包覆盖剂组成的重量百分比为：45％<CaO<55％、20％<Al2O3<30％、SiO2<8％、6％<MgO<8％、CaF2<5％、C<1％以及杂质；中间包与中间包的包盖缝隙间采用石棉进行密封；采用专用结晶器保护渣，其理化特性为：1300℃下熔体黏度为0.8～1.2Pa.s，软化温度为1150～1200℃，二元碱度为0.75～0.85；结晶器水量控制在1800～1850L/min，进出水温差小于10℃；浇铸的过热度控制在30～60℃，拉速控制在2.3～2.5m/min；连铸机的结晶器和凝固末端采用电磁搅拌，其中结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为4Hz；凝固末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz。
试验的3炉钢液冶炼过程中的具体工艺参数如表1、表2和表3所示；浇铸过程能够顺利进行，铸坯的表面质量良好，成品中杂质元素的含量如表4所示。
表1电炉工位关键工艺参数
表2精炼工位关键工艺参数
表3连铸工位关键工艺参数
炉次 中间包过热度，℃ 连铸坯拉速，m/min
1 47 2.4
2 51 2.4
3 45 2.4
表4化学成分/wt.％
炉次 Si P S Al N T.O Ca
1 0.02 0.0085 0.0021 0.0037 0.0051 0.0012 0.0004
2 0.01 0.0097 0.0018 0.0035 0.0047 0.0018 0.0005
3 0.02 0.0102 0.0028 0.0041 0.0046 0.0015 0.0004

Claims (5)

1.一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，钢的重量百分比化学成分为：0.06％≤C≤0.10％、1.65％≤Mn≤1.75％、0.06％≤Ti≤0.12％、0.3％≤Ni≤0.4％、0.004％≤B≤0.006％、Si≤0.05％、Ca≤0.001％、P≤0.015％、S≤0.006％、T.O≤0.004％、N≤0.007％、Al≤0.01％、余量为Fe，包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，其特征在于：
1)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的65～80wt.％；当熔池中碳含量为0.05～0.08wt.％、磷含量≤0.01wt.％、温度≥1630℃时方可出钢；出钢量为15～20wt.％时按照“铝锭→硅锰→低碳锰铁→镍板→石灰”顺序加入合金和渣料，其中铝锭的加入量为1.0～1.2kg/t，硅锰的加入量为2.0～2.5kg/t，低碳锰铁的加入量为17.0～18.0kg/t，镍板的加入量为2.8～3.5kg/t，石灰的加入量为4.0～5.0kg/t；出钢完毕后将钢包渣的20～80wt.％扒除掉；
2)所述钢包精炼工序中，钢包就位后测定钢液中溶解氧含量，如果溶解氧含量高于0.002wt.％，立即喂入铝线进行脱氧，并保证钢液中的铝含量<0.005wt.％；精炼过程加入石灰、合成渣、萤石和电石调节精炼渣的成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在：50％<CaO<55％、25％<Al2O3<30％、SiO2<10％、8％<MgO<12％、MnO+T.Fe<1％；当钢液温度和合金成分(钛除外)调节到位并且溶解氧含量小于0.0008wt.％时，喂入FeTi线，再进行12～18min的软吹搅拌后将钢包运往连铸平台；
3)所述的小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140mm×140mm；连铸过程采用全程保护浇铸；中间包采用高碱度覆盖剂和碳化稻壳双层保护；中间包与中间包的包盖缝隙间采用石棉进行密封；采用专用结晶器保护渣；结晶器水量控制在1800～1850L/min，进出水温差小于10℃；浇铸的过热度控制在30～60℃，拉速控制在2.3～2.5m/min；连铸机的结晶器和凝固末端采用电磁搅拌。
2.根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤2)所述的合成渣重量百分比组成为：35％<CaO<45％、40％<Al2O3<50％、SiO2<5％、6％<MgO<8％以及杂质。
3.根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤3)所述的高碱度中间包覆盖剂组成的重量百分比为：45％<CaO<55％、20％<Al2O3<30％、SiO2<8％、6％<MgO<8％、CaF2<5％、C<1％以及杂质。
4.根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤3)所述的专用保护渣，理化特性为：1300℃下熔体黏度为0.8～1.2Pa·s，软化温度为1150～1200℃，二元碱度为0.75～0.85。
5.根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤3)所述的结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为4Hz；凝固末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz。
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