CN104831014A

CN104831014A - 一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法

Info

Publication number: CN104831014A
Application number: CN201510145791.1A
Authority: CN
Inventors: 肖超; 亓奉友; 张虎; 贾灏; 甄先锋; 王时松; 杨咏阶
Original assignee: QINGDAO IRON & STEEL HOLDING GROUP CORP Ltd
Current assignee: QINGDAO SPECIAL STEEL CO., LTD.
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: CN104831014B

Abstract

本发明公开了一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，采用转炉-LF精炼-连铸150mm×150mm小方坯的工艺流程，钛含量稳定控制在0.14%-0.19%，平均0.16%；碳含量稳定控制在0.03-0.08%；总氧含量稳定控制在≤0.0030%，水口结瘤问题得以成功解决，连浇炉数达到了22炉；焊丝的焊接性能良好，飞溅大幅度减少，达到了高端焊丝材料的要求。本发明均采用钢铁制造的常规生产设备，操作简单，通用性强，铸坯质量稳定，生产成本较低。

Description

一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法。

背景技术

随着国内外焊接机器人的普及和焊接技术自动化的发展，制造企业对适应自动化焊接的焊接材料需求越来越大。含Ti焊接用钢是在普通焊接用钢的基础上加入Ti和其他一些元素，可以减少飞溅30%-50%，其焊缝金属塑性、韧性良好，引弧、再引弧容易，电弧稳定柔和，焊缝成形美观，是目前日本和欧美发达国家使用量最大的焊丝产品。随着焊丝市场的不断进步，对含钛焊丝等高端焊丝材料的需求日益增大。

含钛焊丝钢按钛含量的控制，可以分为三个档次：0.04-0.12%，0.12-0.20%，0.20%以上。很明显，钛含量越高，档次越高，焊丝的性能也越优良，但是冶炼难度也随之急剧的增加，这主要是因为高钛焊丝钢在冶炼过程中存在如下三方面的问题：首先，钛元素活性极高，冶炼过程中很容易氧化流失，导致收得率偏低，需要通过技术手段稳定钛元素的收得率，确保钢液中钛含量稳定；其次，在连续浇铸过程中，大包水口及浸入式水口容易聚集氧化钛夹杂物，导致水口结瘤，影响连铸坯质量，严重时会导致意外停浇；再次就是碳含量的控制，较低的C含量可以降低盘条强度，方便焊丝企业的拉拔，同时也减少了焊接飞溅问题，国内多数钢业一般可以将C含量稳定控制在0.05-0.10%的水平，盘条的强度仍然较高，拉拔相对比较困难，因此需要将碳含量稳定控制在更低的水平。

CN103045946A(公开日：20130417)《一种高钛合金焊丝用钢及其制备方法》，该方法采用电炉+LF+真空处理+连铸的工艺生产高钛焊丝钢，通过加入稀土元素，抑制了合金焊丝在连铸过程中的氧化，克服了因钛氧化进入保护渣导致保护渣变性而引发的连铸质量问题，并且，焊接时稀土元素能控制和减少钛氧化，并细化了熔滴，稳定了电流，提高了焊缝的质量，但是加入稀土元素，加入的方法和时机不好把握，再就是稀土元素价格较高，增加了炼钢的成本，因此，该方法的通用性不强。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种较为简便通用的高钛特种焊丝钢冶炼方法，具体流程为铁水预处理脱硫-80t转炉-90t LF精炼炉-连铸150mm×150mm小方坯，目的在于通过技术手段稳定钛的收得率，确保钢液中钛含量的稳定，成功解决大包水口和浸入式水口的堵塞问题，并将碳含量稳定控制在0.03-0.08%，使焊丝拉拔顺畅。

一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，步骤为：

1) 控制转炉终点出钢成分及出钢温度，出钢时进行脱氧合金化；

2) LF精炼炉进站之后加入造渣料；精炼过程采用电石脱氧，将电石分多次加在渣面上；送电提温后进行取样操作，根据焊丝钢成分进行合金微调；温度、成分合格后，喂入钛铁包芯线；控制出站时氧含量及出站温度；

3) LF出站后，对钢液进行软吹；

4) 软吹结束后吊钢进行浇注，铸坯断面150mm×150mm，浇注过程全程保护浇注。

进一步的，所述步骤（1）中控制出钢成分为C≤0.05%，P≤0.012%，S≤0.020%；出钢温度≥1600℃。

进一步的，所述步骤（1）中脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入23-25kg/t的高硅硅锰和2-4kg/t的微铝硅铁，出钢2/3后加入0.5-1kg/t的硅钙钡。

进一步的，所述步骤（2）中造渣料的组分为石灰7-8kg/t钢，硅灰石5.5-6.5kg/t钢，和萤石适量。

进一步的，所述步骤（2）中电石脱氧的总加入量为100-200kg。

进一步的，所述步骤（2）中根据成分补加中碳锰铁、微铝硅铁进行合金微调。

进一步的，所述步骤（2）中以3-5.05m/s的速度喂入8.5-9.5m/t的钛铁包芯线。

进一步的，所述步骤（2）中控制出站时氧含量≤0.0020%，出站温度1600-1610℃。

进一步的，所述步骤（3）中软吹氩气的压力为0.2-0.4MPa，软吹时间≥10min。

进一步的，所述步骤（4）中浇注工艺，中间包温度控制为1560-1580℃，拉速控制为1.8-2.5m/min，结晶器水量为120±5m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流200-260A、频率5-6Hz，二冷比水量为1.19-1.6L/kg。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明具有下列优点和效果：(1) 本发明的冶炼工艺简便易行，需要的设备都是转炉冶炼碳钢过程最基本的设备，成本较低，通用性较强；(2) 本发明的冶炼工艺可以将钛稳定控制在0.14%-0.19%，平均钛含量为0.16%；(3) 本发明通过在转炉终点出钢时进行脱氧合金化，可以将连铸坯的总氧含量稳定控制在≤0.0030%，从而成功解决了大包水口和结晶器浸入式水口结瘤的问题，不会出现气泡，连浇炉数达到了22炉；(4) 碳含量稳定控制在了0.03-0.08%，使得焊丝拉拔顺畅，焊接性能良好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

本发明的高钛特种焊丝钢，是按照如下国家标准的化学成分进行炼制，重量百分比为：C：0.03-0.08%，Si：0.72-0.88%，Mn：1.42-1.58%，P：≤0.019%，S：≤0.019%，Ti：0.14-0.25%，Cu：≤0.20%，其他元素总量：≤0.50%，余量为铁。

本发明提供的高钛特种焊丝钢的制备方法为：

1) 转炉终点出钢成分控制要求：C≤0.05%，P≤0.012%，S≤0.020%；出钢温度≥1600℃；出钢时进行脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入23-25kg/t的高硅硅锰和2-4kg/t的微铝硅铁；出钢2/3后加入0.5-1kg/t的硅钙钡，控制转炉终点氧含量在低于30ppm。

2) LF精炼炉进站之后加入造渣料，所述造渣料的组分为石灰7-8kg/t钢、硅灰石5.5-6.5kg/t钢和萤石适量；精炼过程主要采用电石脱氧，将电石分多次加在渣面上，总加入量为1.0-2.0 kg/t钢，确保第一次降电极送电期间电石的加入量达到总量的2/3之上；送电提温后进行取样操作，根据成分补加中碳锰铁、微铝硅铁进行合金微调；温度、成分合格后，以3-5.05m/s的速度喂入8.5-9.5m/t钢的钛铁包芯线；控制出站时氧含量≤0.0020%，出站温度1600-1610℃。

3) LF出站后，对钢液进行软吹氩气，压力为0.2-0.4MPa，软吹时间≥10min。

4) 软吹结束后吊钢进行浇注，中间包温度控制为1560-1580℃，拉速控制为1.8-2.5m/min，结晶器水量为120±5m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流200-260A、频率5-6Hz，二冷比水量为1.19-1.6L/kg，浇注过程全程保护浇注。

本发明采用常规的转炉冶炼碳钢设备，改进了冶炼工艺，在转炉终点出钢时进行脱氧合金化，通过调节加入合金的顺序及合金重量，控制焊丝钢的化学成分，将碳含量稳定控制在0.03-0.08%，使得焊丝拉拔顺畅，钢的焊接性能良好；同时将连铸坯的总氧含量稳定控制在≤0.0030%，从而成功解决了连铸大包水口和结晶器浸入式水口结瘤的问题，不会出现气泡，连浇炉数达到了22炉。

在LF精炼炉中经合金微调至温度、成分合格后，以3-5.05m/s的速度喂入8.5-9.5m/t钢的钛铁包芯线，控制了较低的含氧量，最终将钛稳定控制在0.14%-0.19%，平均钛含量为0.16%，降低了钛的氧化率，稳定了钛元素的收得率。

实施例1：

高钛特种焊丝钢ER50-G的冶炼方法为：

1) 转炉终点出钢成分控制要求：C：0.045%，P：0.008%，S：0.015%；出钢温度1615℃；出钢时进行脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入23.5kg/t的高硅硅锰和2.5kg/t的微铝硅铁，出钢2/3后加入0.55kg/t的硅钙钡。

2) LF炉进站之后加入造渣料的质量为：石灰7.1kg/t钢，硅灰石5.6kg/t钢，萤石1.2kg/t钢；精炼过程分多次加在渣面上的电石质量为40kg，第一次降电极送电期间加入30kg电石；送电提温后进行取样操作，加入中碳锰铁100kg、微铝硅铁40kg进行合金微调；以4.0m/s的速度喂入8.7m/t的钛铁包芯线；出站时氧含量为0.0020%；出站温度1607℃。

3) LF出站后软吹氩气的压力为0.27MPa，软吹时间16min。

4) 中间包浇注温度为1561℃，拉速2.0m/min，结晶器水量为121m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流200A、频率5.0Hz，二冷比水量为1.42L/kg，浇注过程全程保护浇注，得到的高钛特种焊丝钢ER50-G的化学成分按重量百分比为：C：0.07%，Si：0.86%，Mn：1.51%，P：0.010%，S：0.010%，Ti：0.21%，Cu：0.06%，O：0.0025%，余量为铁。

实施例2：

高钛特种焊丝钢ER50-G的冶炼方法为：

1) 转炉终点出钢成分控制要求：C：0.05%，P：0.009%，S：0.012%；出钢温度1621℃；出钢时进行脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入23.7kg/t的高硅硅锰和2.8kg/t的微铝硅铁，出钢2/3后加入0.6kg/t的硅钙钡。

2) LF炉进站之后加入造渣料的质量为：石灰7.05kg/t钢，硅灰石5.6kg/t钢，萤石1.2kg/t钢；精炼过程分多次加在渣面上的电石质量为40kg，第一次降电极送电期间加入30kg电石，送电提温后进行取样操作，加入微铝硅铁40kg进行合金微调；以4.9m/s的速度喂入8.5m/t的钛铁包芯线；出站时氧含量为0.0018%；出站温度1602℃。

3) LF出站后软吹氩气的压力为0.28MPa，软吹时间18min。

4) 中间包浇注温度为1567℃，拉速1.99m/min，结晶器水量为122m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流200A、频率5.2Hz，二冷比水量为1.43L/kg，浇注过程全程保护浇注，得到的高钛特种焊丝钢ER50-G的化学成分按重量百分比为：C：0.06%，Si：0.85%，Mn：1.54%，P：0.012%，S：0.009%，Ti：0.15%，Cu：0.07%，O：0.0023%，余量为铁。

实施例3：

高钛特种焊丝钢ER50-G的冶炼方法为：

1) 转炉终点出钢成分控制要求：C：0.048%，P：0.008%，S：0.016%；出钢温度1626℃；出钢时进行脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入23.8kg/t的高硅硅锰和2.9kg/t的微铝硅铁，出钢2/3后加入0.65kg/t的硅钙钡。

2) LF炉进站之后加入造渣料的质量为：石灰7.05kg/t钢，硅灰石5.55kg/t钢，萤石1.2kg/t钢；精炼过程分多次加在渣面上的电石质量为40kg，第一次降电极送电期间加入30kg电石；送电提温后进行取样操作，不需要进行合金微调；以5.05m/s的速度喂入8.6m/t的钛铁包芯线；出站时氧含量为0.0019%；出站温度1605℃。

3) LF出站后软吹氩气的压力为0.33MPa，软吹时间15min。

4) 中间包浇注温度为1565℃，拉速2.01m/min，结晶器水量为122m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流202A、频率4.9Hz，二冷比水量为1.41L/kg，浇注过程全程保护浇注，得到的高钛特种焊丝钢ER50-G的化学成分按重量百分比为：C：0.06%，Si：0.75%，Mn：1.48%，P：0.010%，S：0.016%，Ti：0.19%，Cu：0.08%，O：0.0026%，余量为铁。

以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，步骤为：

3) LF出站后，对钢液进行软吹；

2.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（1）中控制出钢成分为C≤0.05%，P≤0.012%，S≤0.020%；出钢温度≥1600℃。

3.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（1）中脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入23-25kg/t的高硅硅锰和2-4kg/t的微铝硅铁，出钢2/3后加入0.5-1kg/t的硅钙钡。

4.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（2）中造渣料的组分为石灰7-8kg/t钢，硅灰石5.5-6.5kg/t钢，和萤石适量。

5.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（2）中电石脱氧的总加入量为100-200kg。

6.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（2）中根据成分补加中碳锰铁、微铝硅铁进行合金微调。

7.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（2）中以3-5.05m/s的速度喂入8.5-9.5m/t的钛铁包芯线。

8.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（2）中控制出站时氧含量≤0.0020%，出站温度1600-1610℃。

9.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（3）中软吹氩气的压力为0.2-0.4MPa，软吹时间≥10min。

10.根据权利要求1所述的一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（4）中浇注工艺，中间包温度控制为1560-1580℃，拉速控制为1.8-2.5m/min，结晶器水量为120±5m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流200-260A、频率5-6Hz，二冷比水量为1.19-1.6L/kg。