CN104862443B

CN104862443B - 一种低碳低硅焊丝钢的冶炼方法

Info

Publication number: CN104862443B
Application number: CN201510145835.0A
Authority: CN
Inventors: 张虎; 肖超; 刘欣; 甄先锋; 张海涛; 王时松; 逯伟; 于文浩
Original assignee: Qingdao Special Steel Co Ltd
Current assignee: QINGDAO SPECIAL STEEL CO., LTD.
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: CN104862443A

Abstract

本发明公开了一种低碳低硅焊丝钢的冶炼方法，采用铁水预处理脱硫‑转炉‑LF精炼‑连铸150mm×150mm小方坯的工艺流程，碳含量稳定控制在≤0.08%，硅含量稳定控制在≤0.027%，总氧含量不超过0.0040%，使得水口结瘤问题得以成功解决，铸坯表面和内部质量得到了大幅度的提高。本发明采用的工艺流程简单，成本低，设备均采用钢铁制造的常规生产设备，操作简单，通用性强，节约能源。

Description

一种低碳低硅焊丝钢的冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种低碳低硅焊丝钢的冶炼方法。

背景技术

近年来由于钢材冶炼和轧制技术的巨大进步，钢材的各项性能普遍有了很大的提升，焊缝金属的发展却相对缓慢，尤其焊接用钢更面临同样的问题，因此，提高焊接用钢的各项性能成为了当务之急。

钢的焊接性主要取决于它的化学成分。碳含量对钢材的性能影响较大，随着钢中碳含量的增加，屈服强度和抗拉强度升高，但是塑性和冲击韧性会降低，倘若碳含量超过0.23%，钢的焊接性能会变差，因此焊接用钢的碳含量一般不会超过0.20%，并且碳含量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就容易锈蚀；硅能溶于铁素体和奥氏体中，从而提高钢的硬度和强度，不过，硅对钢的焊接性能却有不利影响，由于硅与氧的亲合力比铁强，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊缝质量。这样，焊接用钢一般要求低碳低硅，尤其在锰含量不高的时候，硅含量要尽可能的低。

低碳低硅虽然保证了焊丝钢的焊接性能，但是却给冶炼带来了很大的困难，这是由于碳低硅低，钢水中的氧含量就会很高，在没有真空处理设备的前提下，铝、钛这样的强脱氧剂就成为了首选，然而，氧化铝、氧化钛等都是极容易结瘤导致水口堵塞的夹杂物，倘若氧含量控制过高，铸坯内部容易出现气泡缺陷，极大的影响了铸坯质量，这样，如何解决低碳低硅焊丝钢冶炼过程中的水口堵塞问题，减少铸坯中的气泡，减少高氧钢水对钢包内衬的侵蚀，尽可能的提高连浇炉数，是冶金领域的技术难题。

CN103243263A(公开日：20130814)《高洁净度低碳低硅焊丝钢及其制备方法》，该方法采用铁水预处理+电炉+LF+连铸的工艺生产低碳低硅焊丝钢，使用全面的铁水预处理设备进行预处理，P、S和Si的含量得到了很好的控制，但是成本较高，并且，目前的钢铁企业基本不具备上述全面的铁水预处理设备，因此该方法的通用性不强。CN103627853A(公开日：20140312)《一种低碳低硅钢制造方法》，该方法采用RH炉真空处理钢水，用于控制氧含量，使得后续的连铸水口结瘤等问题得以解决，但是RH炉真空处理的成本较高，通用性也不强。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种较为简便通用的低碳低硅焊丝钢冶炼工艺，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，目的在于确保焊丝钢焊接性能的基础之上，成功解决连铸水口堵塞以及铸坯中气泡较多的难题，以生产出质量合格的连铸小方坯。

一种低碳低硅焊丝钢的冶炼工艺，步骤具体为

1) 对铁水进行预处理，铁水成分合格后，进行扒渣操作；

2) 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，出钢过程严禁下渣；

3) LF精炼炉进站先定氧，根据氧的含量，加入铝锰铁，之后再加入造渣料；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，根据成分进行合金微调，出站时控制氧含量及出站温度；

4) LF出站后，对钢液进行软吹氩气；

5) 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，最后得到低碳低硅焊丝钢。

进一步的，所述步骤（1）中铁水预处理的工艺为采用喷吹颗粒镁，铁水成分控制要求S≤0.020%，然后扒除脱硫渣。

进一步的，所述步骤（2）中转炉终点出钢成分要求C≤0.07%，Si≤0.01%，P≤0.015%，S≤0.025%；出钢温度≥1620℃。

进一步的，所述步骤（2）中脱氧合金化，加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入4-5kg/t的低碳锰，出钢2/3以后加入0.4-0.7kg/t的铝锭和0.8-1.1kg/t的硅钙钡。

进一步的，所述步骤（3）中造渣料包括石灰7-8kg/t钢、硅灰石5.5-6.5kg/t钢、萤石适量。

进一步的，所述步骤（3）中电石的总加入量为100-200kg。

进一步的，所述步骤（3）中根据成分补加硅铁、低碳锰铁进行合金微调。

进一步的，所述步骤（3）中出站时控制氧含量为0.0015%-0.0035%；出站温度为1590-1600℃。

进一步的，所述步骤（4）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（5）中浇注，中间包温度控制为1540-1560℃，拉速控制为≤2.6m/min，结晶器水量为120±5m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流270-320A、频率5-6Hz，二冷比水量为1.2-1.6L/kg。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：(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碳和硅分别稳定控制在≤0.08%和≤0.027%，钢的焊接性能良好；(3) 本发明通过在转炉终点出钢时进行脱氧合金化及 LF精炼炉进站先定氧的操作工艺，可以将连铸坯的总氧含量稳定控制在0.0015%-0.0040%，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35炉；(4) 经本发明的冶炼工艺得到的铸坯表面和内部质量良好，针孔数量很少，不会影响后续轧材的质量。

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。

本发明提供的低碳低硅焊丝钢，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：≤0.08%，Si：≤0.027%，Mn：0.35-0.57%，P：≤0.019%，S：≤0.019%，Ni：≤0.30%，Cr：≤0.20%，Cu：≤0.20%，O：0.0015-0.0040%，余量为铁。

本发明的一种低碳低硅焊丝钢的冶炼工艺，是通过下列技术方案实现：

1) 铁水采用喷吹颗粒镁脱硫进行预处理，经预处理后，铁水成分控制要求：S≤0.020%，然后扒除脱硫渣。

2) 转炉终点出钢成分控制要求：C≤0.07%，Si≤0.01%，P≤0.015%，S≤0.025%；出钢温度≥1620℃；出钢时进行脱氧合金化，本申请根据脱氧的深度不同，依次采用低碳锰、铝锭、硅钙钡进行脱氧，因此加入合金的顺序及重量为：出钢1/3后加入4-5kg/t的低碳锰，出钢2/3以后加入0.4-0.7kg/t的铝锭和0.8-1.1kg/t的硅钙钡，控制转炉终点氧含量在10-50ppm；出钢过程严禁下渣。

3) LF精炼炉进站先定氧，根据钢种要求、氧的含量及定氧结果，加入适量的脱氧剂铝锰铁，之后再加入造渣料，所述造渣料包括石灰7-8kg/t钢，硅灰石5.5-6.5kg/t钢，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100-200kg；送电提温后进行取样操作，根据成分补加硅铁、低碳锰铁进行合金微调，出站时氧含量控制在0.0015%-0.0035%；出站温度1590-1600℃。

4) 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。

5) 软吹结束后吊钢进行浇注，铸坯断面150mm×150mm，中间包温度控制为1540-1560℃，拉速控制为≤2.6m/min，结晶器水量为120±5m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流270-320A、频率5-6Hz，二冷比水量为1.2-1.6L/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，将碳和硅分别稳定控制在≤0.08%和≤0.027%，保证钢的焊接性能良好；同时控制转炉终点氧含量在10-50ppm；然后在 LF精炼炉进站时先进行定氧操作，根据氧的含量及定氧结果，加入适量的铝锰铁用于脱氧，使得连铸坯的总氧含量稳定控制在0.0015%-0.0040%，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35炉。

实施例1：

低碳低硅焊丝钢H08E，其冶炼工艺步骤为：

1) 铁水采用喷吹颗粒镁脱硫进行预处理，铁水硫含量为0.011%，进行了扒渣操作；

2) 转炉终点出钢成分控制要求：C：0.04%，Si：0.002%，P：0.011%，S：0.027%；出钢温度1624℃；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4.5kg/t的低碳锰，出钢2/3加入0.45kg/t的铝锭和0.85kg/t的硅钙钡；出钢过程挡渣良好，没有下渣。

3) LF炉进站氧含量为0.0030%，不用加铝锰铁，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0.6kg/t钢；精炼过程将电石分多次加在渣面上，总加入量为120kg，加入20kg硅铁进行合金微调；出站时氧含量为0.0035%；出站温度1590℃。

4) LF出站后软吹氩气的压力为0.27MPa，软吹时间18min。

5) 软吹结束后吊钢进行浇注，铸坯断面150mm×150mm，中间包浇注温度为1554℃，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270A、频率5Hz，二冷比水量为1.45L/kg，浇注过程全程保护浇注，得到的低碳低硅焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.06%，Si：0.02%，Mn：0.45%，P：0.011%，S：0.018%，Ni：0.20%，Cr：0.15%，Cu：0.17%，O：0.0030%，余量为铁。

实施例2：

低碳低硅焊丝钢H08E，其冶炼工艺步骤为：

1) 铁水采用喷吹颗粒镁脱硫进行预处理，铁水硫含量为0.007%，进行了扒渣操作；

2) 转炉终点出钢成分控制要求：C：0.04%，Si：0.002%，P：0.013%，S：0.026%；出钢温度1641℃；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4.6kg/t的低碳锰，出钢2/3加入0.52kg/t的铝锭和0.95kg/t的硅钙钡；出钢过程挡渣良好，没有下渣。

3) LF炉进站氧含量为0.0030%，不用加铝锰铁，之后加入造渣料的质量为：石灰7.2kg/t钢，硅灰石5.7kg/t钢，萤石0.85kg/t；精炼过程将电石分多次加在渣面上，总加入量为100kg，加入20kg硅铁进行合金微调；出站时氧含量为0.0015%；出站温度1590℃。

4) LF出站后软吹氩气的压力为0.26MPa，软吹时间32min。

5) 软吹结束后吊钢进行浇注，铸坯断面150mm×150mm，中间包浇注温度为1548℃，拉速2.0m/min，结晶器水量为122m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流270A、频率5Hz，二冷比水量为1.44L/kg，浇注过程全程保护浇注，得到的低碳低硅焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.06%，Si：0.013%，Mn：0.50%，P：0.010%，S：0.018%，Ni：0.25%，Cr：0.16%，Cu：0.18%，O：0.0015%，余量为铁。

实施例3：

低碳低硅焊丝钢H08E，其冶炼工艺步骤为：

1) 铁水采用喷吹颗粒镁脱硫进行预处理，铁水硫含量为0.012%，进行了扒渣操作；

2) 转炉终点出钢成分控制要求：C：0.043%，Si：0.001%，P：0.011%，S：0.022%；出钢温度1637℃；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4.4kg/t的低碳锰，出钢2/3加入0.55kg/t的铝锭和1.02kg/t的硅钙钡；出钢过程挡渣良好，没有下渣。

3) LF炉进站氧含量为0.0050%，加入了30kg的铝锰铁，之后加入造渣料的量为：石灰7.1kg/t钢，硅灰石5.6kg/t钢，萤石0.9kg/t钢；精炼过程将电石分多次加在渣面上，总加入量为130kg，加入20kg硅铁进行合金微调；出站时氧含量为0.0020%；出站温度1591℃。

4) LF出站后软吹氩气的压力为0.25MPa，软吹时间16min。

5) 软吹结束后吊钢进行浇注，铸坯断面150mm×150mm，中间包浇注温度为1555℃，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270A、频率5Hz，二冷比水量为1.42L/kg，浇注过程全程保护浇注，得到的低碳低硅焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.05%，Si：0.022%，Mn：0.46%，P：0.012%，S：0.014%，Ni：0.23%，Cr：0.17%，Cu：0.16%，O：0.0015%，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

1.一种低碳低硅焊丝钢的冶炼工艺，其特征在于：步骤具体为

1)对铁水进行预处理，铁水成分合格后，进行扒渣操作；

2) 控制转炉终点出钢成分及出钢温度，转炉终点出钢成分要求C≤0.07%，Si≤0.01%，P≤0.015%，S≤0.025%；出钢温度≥1620℃；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4-5kg/t的低碳锰，出钢2/3以后加入0.4-0.7kg/t的铝锭和0.8-1.1kg/t的硅钙钡；出钢过程严禁下渣；

3) LF精炼炉进站先定氧，根据氧的含量，加入铝锰铁，之后再加入造渣料，所述造渣料包括石灰7-8kg/t钢、硅灰石5.5-6.5kg/t钢、萤石适量；精炼过程采用电石脱氧，将电石分多次加在渣面上，电石的总加入量为100-200kg；送电提温后进行取样操作，根据成分补加硅铁、低碳锰铁进行合金微调，出站时控制氧含量为0.0015%-0.0035%，出站温度为1590-1600℃；

4) LF出站后，对钢液进行软吹氩气；

5) 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，最后得到低碳低硅焊丝钢，连浇炉数达为35炉。

2.根据权利要求1所述的一种低碳低硅焊丝钢的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤1）中铁水预处理的工艺为采用喷吹颗粒镁，铁水成分控制要求S≤0.020%，然后扒除脱硫渣。

3.根据权利要求1所述的一种低碳低硅焊丝钢的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤4）中软吹氩气的压力为0.2-0.4MPa，软吹时间≥10min。

4.根据权利要求1所述的一种低碳低硅焊丝钢的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤5）中浇注，中间包温度控制为1540-1560℃，拉速控制为≤2.6m/min，结晶器水量为120±5m³/h，结晶器电磁搅拌参数为电流270-320A、频率5-6Hz，二冷比水量为1.2-1.6L/kg。