CN105798487A - 制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，属于焊接技术领域，涉及气体保护电弧焊之实芯焊丝的制备。涉及锻造的方法及其锻造件，还涉及钢锭及其冶炼。锻坯件化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5。制备锻坯件的锻造步骤包括坯料加热的步骤；锻造温度的控制是始锻温度为≥1180，终锻温度为≥850。被锻钢锭的冶炼步骤，包括用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极的工艺步骤。
Description
技术领域
本案属于焊接技术领域，涉及气体保护电弧焊之实芯焊丝的制备方法及其中间成品和产成品及其工艺设备。涉及锻造的方法及其锻造件，以及热轧工艺，还涉及钢锭及其冶炼。
背景技术
不锈钢焊丝、焊条在自动化技术中的应用越来越多，但是已有技术制备的不锈钢焊丝常见的质量问题是焊丝外观不好、送丝不够稳定，因此难以满足高自动化焊接设备的要求。
一般可知，焊丝质量与炼钢引起的化学成分的细微变化有着紧密的关系，与材料成分的杂质含量有着紧密的关系，重要的是焊丝制备的工艺方法和工艺设备关系着焊丝的半成品、产成品的品质。为此业界在这方面做过很多努力，已有技术包括但不限于：
如中国专利200710093859.1公开了一种奥氏体不锈钢黑皮锻件锻后固溶处理工艺,在锻造工艺中始锻温度为1100℃～1200℃,终锻温度大于等于850℃,锻件的锻造比大于或等于3,最后一火次的锻件变形量大于或等于20％；锻造工艺之后立即进炉加热,尽速将温度升至固溶化温度1000℃～1100℃,然后保温1～4小时,再将锻件出炉并立即进入水箱冷却至室温,固溶处理工艺结束,并进行之后的粗加工、取样、理化试验的步骤。该发明奥氏体不锈钢黑皮锻件锻后固溶处理工艺使固溶工艺在锻后马上开始,并且快速升温,其操作简单,成本低廉,加工周期短,能源消耗少,对大截面、大吨位奥氏体不锈钢锻件进行固溶化处理时,晶粒度不长大。
再有中国专利200910052322.X公开了一种不锈钢的制备方法，该方法的步骤包括：(1)将原材料和炼钢炉清洗并烘干；(2)将原材料投入炼钢炉中，并加入原材料重量1-2％的无磁钢脱氧剂，高温熔炼成钢水，无磁钢脱氧剂与钢水中的非金属形成渣液排出；(3)将步骤(2)得到的钢水投入真空脱气炉进行真空脱气，使钢水中的氧含量≤20ppm，氢含量≤3ppm，然后浇注、锻造、固熔和稳定化处理，使其均质，即得产品。该发明方法制备的超低碳无磁不锈钢化学成分，希望在力学性能和导磁率方面有所贡献。
还有，中国专利200910223502.X公开了一种适合于时效马氏体不锈钢焊接用焊丝。该焊丝的化学组成成分的重量百分比为C0.01-0.09，Si0.2-0.6，Mn0.2-1.0，P≤0.025，S≤0.025，Cr14-17，Ni4.2-5.8，Cu3.0-4.0，Nb0.1-0.5，Mo≤0.75，余为Fe。该发明焊丝用于焊接15-5PH时效马氏体不锈钢可避免在焊缝马氏体组织中形成铁素体网，使接头塑性和韧性得以保持，同时还具备优良的焊接性，能有效避免焊接热裂纹。该发明焊丝焊接15-5PH不锈钢后经完全热处理，希望具有良好的综合性能，适合于航空工业及其他工业领域时效马氏体不锈钢的气体保护焊。
再如中国专利200510109991.8公开了气体保护电弧焊接用实芯焊丝。
又如中国专利200310100196.3公开了一种高强度焊条。
如中国专利200710103490.8公开了一种实芯焊丝。
还有已有技术H1Cr21Ni10Mn6焊丝，主要用于重型、大型车辆等自动焊接，本案也是以此为研发背景的进一步改进，目的在于进一步提高焊丝的抗拉强度，提高其熔敷金属的抗拉强度，为此还有包括但不限于下述公开：
如中国专利201110104281.1公开了一种焊丝、盘条及其应用它涉及盘条和焊丝。
已有的技术存在下述问题亟待解决。
锻造问题，因受材料成分的影响，在锻造环节采用怎样的工艺方法，直接关系到产成锻坯的组织和性能是否良好，业界亟待提供一种针对本案焊丝的锻造工艺及其锻坯，以提高焊丝的抗拉强度和屈服强度，为后序的焊丝加工以及焊丝产成品的品质提供保障。
本案焊丝是在已有的H1Cr21Ni10Mn6焊丝的基础上的创新，包括添加适量的Mo，同时相应的提高Mn的含量，问题在于由此材料成分的改变会对后期的生产带来工艺困难，一般可知，钼在合金钢中的含量在一定范围时，钼会使合金钢的塑性和韧性下降，因此业界亟待通过包括锻造在内的工艺方法的改善来解决这样的问题。
已有的技术因由焊丝的组分、焊丝的制备方法以及工艺设备的原因，不能很好的克服上述的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服前述技术存在的上述缺陷，而提供一种制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，被锻钢锭的化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5；
或，所述锻坯件化学成分质量％由碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成；Mn/Mo比控制在7-7.5；
或/和，所述被锻钢锭的冶炼步骤，包括用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极的工艺步骤，下述统称为第一步骤，其中，钢液温度达到1400-1600℃，在高温下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程依次是：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢、浇铸重熔电极；或/和，在补炉步骤中：补炉材料应用卤水搅拌，不得用清水搅拌；或/和，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相对高温的区域，不能放在电弧作用区；
其中，锻造的步骤包括坯料加热的步骤，所述坯料加热的步骤中坯料的装炉温度控制在≤850℃；
或/和,其中，锻造的步骤中预热阶段的炉温控制在800℃-850℃；
或/和,其中，锻造的步骤中加热和均热阶段的炉温控制：当保持较高炉温时，迅速加热至始锻温度；
或/和,其中，锻造的步骤中加热时间控制，加热时间应符合公式：T＝aD；公式中T是指加热总时间(min)；a是指与尺寸、钢种有关的系数；D是指坯料直径或边长(mm)；其中，加热总时间计算中的系数a取值为0.7；
或/和,其中，锻造的步骤中锻造温度的控制：始锻温度为≥1180，终锻温度为≥850。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，制备所述锻坯件的锻造步骤中还有锻造成型的步骤，其中，锻打加热的钢锭的锻锤轻重力度控制为：开始时，当被锻打的钢锭变形量未达到30％时，为轻锻；当被锻打的钢锭变形量达到30％后，为重压或称重锻，重锻的控制是：不得在一处连击超过三锤。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，被锻打钢锭的翻钢控制为：锻造时，被锻打钢锭应向同一方向翻转，每次应翻转90°；锻打时，压下量控制为均匀一致。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，成型锻坯件的锻造比为4～6。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻造变形量控制为大于12％-20％。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻件切段的步骤，温度控制不低于800℃的温度下进行；
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造成型的步骤中锻件切段的步骤，其中，初锻尺寸包括但不限于Ф135*650mm，终锻尺寸包括但不限于45*45*(800～1200)mm；
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻成方坯尺寸包括但不限于90-180mm。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述被锻钢锭的冶炼步骤的第一步骤中熔化期电极的控制是：电极穿井阶段带阻抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料，用于稳定电弧。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述被锻钢锭的冶炼步骤中的熔化期吹氧的控制：在炉温达到950℃以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0.4MPa；或/和，熔化期脱磷的控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加石灰或碎矿石，炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入矿石，每批矿量设置为3-4kg或4-5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，被锻钢锭的化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5；
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述锻坯件化学成分质量％由碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，Mn/Mo比控制在7-7.5。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述被锻钢锭的冶炼步骤，包括用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极的工艺步骤，下述统称为第一步骤，其中，钢液温度达到1400-1600℃，在高温下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程依次是：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢、浇铸重熔电极。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，在补炉步骤中：补炉材料应用卤水搅拌，不得用清水搅拌。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相对高温的区域，不能放在电弧作用区。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤包括坯料加热的步骤，所述坯料加热的步骤中坯料的装炉温度控制在≤850℃。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中预热阶段的炉温控制在800℃-850℃。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中加热和均热阶段的炉温控制：当保持较高炉温时，迅速加热至始锻温度。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中加热时间控制，加热时间应符合公式：T＝aD；公式中T是指加热总时间(min)；a是指与尺寸、钢种有关的系数；D是指坯料直径或边长(mm)；其中，加热总时间计算中的系数a取值为0.7。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中锻造温度的控制：始锻温度为≥1180，终锻温度为≥850。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，制备所述锻坯件的锻造步骤中还有锻造成型的步骤，其中，锻打加热的钢锭的锻锤轻重力度控制为：开始时，当被锻打的钢锭变形量未达到30％时，为轻锻；当被锻打的钢锭变形量达到30％后，为重压或称重锻，重锻的控制是：不得在一处连击超过三锤。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，被锻打钢锭的翻钢控制为：锻造时，被锻打钢锭应向同一方向翻转，每次应翻转90°；锻打时，压下量控制为均匀一致。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，成型锻坯件的锻造比为4～6。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻造变形量控制为大于12％-20％。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻件切段的步骤，温度控制不低于800℃的温度下进行；
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造成型的步骤中锻件切段的步骤，其中，初锻尺寸包括但不限于Ф135*650mm，终锻尺寸包括但不限于45*45*(800～1200)mm；
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻成方坯尺寸包括但不限于90-180mm。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述冶炼的第一步骤中熔化期电极的控制是：电极穿井阶段带阻抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料，用于稳定电弧。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述冶炼中的熔化期吹氧的控制：在炉温达到950℃以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0.4MPa；或/和，熔化期脱磷的控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加石灰或碎矿石，炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入矿石，每批矿量设置为3-4kg或4-5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
一种引用前述任一方法获得的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件,其中，所述锻坯件化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5；
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述锻坯件化学成分质量％由碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成；Mn/Mo比控制在7-7.5。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，Mn/Mo比控制为7-7.1，或7.2-7.3，或7.4-7.5。
本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件,其中，所述锻坯件化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5。
本案解决技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述锻坯件化学成分质量％由碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，锻坯件化学成分中Mn/Mo比控制在7-7.5。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，锻坯件化学成分中Mn/Mo比控制为7-7.1，或7.2-7.3，或7.4-7.5。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，制备所述锻坯件的锻造步骤包括：坯料加热的步骤，用于改善前序坯料的可锻性；其中，坯料的装炉温度控制在≤850℃。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，预热阶段的炉温控制在800℃-850℃。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，加热和均热阶段的炉温控制：当保持较高炉温时，迅速加热至始锻温度。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，加热时间控制为加热时间应符合公式：T＝aD；公式中T是指加热总时间(min)；a是指与尺寸、钢种有关的系数；D是指坯料直径或边长(mm)。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，加热总时间计算中的系数a取值为0.7。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，锻造温度的控制：始锻温度为≥1180，终锻温度为≥850。
由此，坯料加热温度的配置，可有效避免锻件坯料出现加热缺陷，以确保锻件质量。还有，本案始锻温度和终锻温度的合理配置，还可有效减少锻造火次，提高生产率。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，制备所述锻坯件的锻造步骤中还有锻造成型的步骤，其中，锻打加热的钢锭的锻锤轻重力度控制为：开始时，当被锻打的钢锭变形量未达到30％时，为轻锻；当被锻打的钢锭变形量达到30％后，为重压或称重锻，重锻的控制是：不得在一处连击超过三锤。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述的锻造成型的步骤中，被锻打钢锭的翻钢控制为：锻造时，被锻打钢锭应向同一方向翻转，每次应翻转90°；锻打时，压下量控制为均匀一致。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述的锻造成型的步骤中，成型锻坯件的锻造比为4～6。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻造变形量控制为大于12％-20％。
由此可以实现锻造变形量大于再结晶临界变形程度的技术目的。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻件切段的步骤，温度控制不低于800℃的温度下进行。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述锻造成型的步骤中锻件切段的步骤，其中，初锻尺寸包括但不限于Ф135*650mm，终锻尺寸包括但不限于45*45*(800～1200)mm。
前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述锻造成型的步骤中锻件切段的步骤，其中，锻成方坯尺寸包括但不限于90-180mm。
由此可以更好地控制锻件尺寸及其表面质量。
由此制备的21-10Mn7Mo锻件，可呈现细晶粒，可为满足“充分焊合中心区的微裂纹和孔隙”的要求提供可能。
本发明解决技术问题还可以是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种引用前述任一锻坯件的21-10Mn7Mo热轧方法，包括加热的步骤，其中，所述加热的步骤中预热温度控制为650-750℃。
前述的21-10Mn7Mo热轧方法，其中，加热的步骤中加热温度控制为1180-1220℃。
前述的21-10Mn7Mo热轧方法，其中，加热的步骤中加热时间控制为3.5-4小时。
前述的21-10Mn7Mo热轧方法，其中，加热的步骤中终轧温度控制为≥900℃。
由此可使锻坯件的整体温度更均匀，可有效避免过热、过烧等现象。
本发明解决锻造所用钢锭的问题是提供一种针对21-10Mn7Mo焊丝的冶炼方法及用该方法制备的钢锭。
本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种21-10Mn7Mo钢锭,其中，所述钢锭化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5。
前述的21-10Mn7Mo钢锭，其中，所述钢锭化学成分质量％由碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成；Mn/Mo比控制在7-7.5。
前述的21-10Mn7Mo钢锭，其中，Mn/Mo比控制为7-7.1，或7.2-7.3，或7.4-7.5。
由此合理的组分配置以及钼、锰成分比的设置，可有效避免金属锰在重熔过程容易烧损的问题。有效提高钢锭的强度和耐腐蚀性，达到细化钢微观晶粒而达到细晶强化的技术效果。由此成分的钢锭，其纯净度和均匀性更好，对焊丝的加工和后面的焊接有良好的影响。
本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种用于制备前述钢锭的冶炼工艺，该工艺是冶炼所述钢锭之用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极的工艺步骤，其中，该步骤下述统称为第一步骤，其中钢液温度达到1400-1600℃，在高温下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程依次是：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢、浇铸重熔电极；或/和，在补炉步骤中：补炉材料应用卤水搅拌，不得用清水搅拌；或/和，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相对高温的区域，不能放在电弧作用区。
本案解决技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
前述的冶炼工艺，其中，所述第一步骤中熔化期电极的控制是：电极穿井阶段带阻抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料，用于稳定电弧；或/和，熔化期吹氧的控制：在炉温达到950℃以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0.4MPa；或/和，熔化期脱磷的控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加石灰或碎矿石，炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入矿石，每批矿量设置为3-4kg或4-5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
由此，可以通过适当加入矿石来控制温度和熔渣流速，所述矿石如萤石。利用矿石升温慢的特点，加入矿石更利于脱磷，不断加矿石可保持渣中(FeO)10～20％，进行自动流渣或扒渣使磷大量被去除。由此解决钢液脱磷及钢渣流动性问题。
前述的冶炼工艺，其中，所述第一步骤中氧化期是脱磷、脱碳；除气：包括除氮、除氢；去除钢液中夹杂物；其氧化期脱磷、脱碳的次序是先脱磷，后脱碳；温度控制次序为：先低温，后高温；造渣次序为：先多量，后少量；供料次序为，先加矿石，后吹氧。
前述的冶炼工艺，其中，氧化期熔渣的控制：通过及时补加矿石、石灰，控制熔渣流动；或/和，熔渣的渣量控制在相当于钢水量的2％～3％；或/和，熔渣碱度控制在相当于2.5～3；或/和，熔渣厚度控制在相当于40mm～60mm；前述的冶炼工艺，其中，还原期的控制任务包括脱氧、脱硫；以及使得化学成分达到预设工艺条件；使得钢液温度满足浇注的预设工艺条件；扒除氧化渣后，迅速加石灰、萤石，比例为3：1；造出稀薄渣，待稀薄渣形成后，再分批加入石灰，调整炉渣，并加入电解锰；或/和，采用Ca-Si粉、Al粉进行扩散脱氧，待渣白后，充分搅拌，取平行样进行全分析；或/和，保温还原步骤选用小功率升温，出钢前可选用大功率升温。
由此能保证出钢温度和熔渣良好的流动性。
至此前述的材料成分中锰含量的合理配比，在此表现的良好效果包括：
可有效降低由硫引起热裂纹的倾向，从而提高焊丝的强度。
前述的冶炼工艺，其中，出钢步骤的控制中：补加合金后，到出钢之间的时间应相对长，控制在大于5分钟；或/和，出钢插Al0.4～0.5kg/t；或/和，出钢温度选择1580～1590℃或1590℃-1600℃.
前述的冶炼工艺，其中，浇注重熔电极的控制：浇注时机控制在出钢后，静置3～7分钟，测量温度是否满足浇铸温度条件；或/和，控制浇铸温度为1450～1460℃或1460℃～1470℃或1470℃-1480℃.
前述的冶炼工艺，其中，浇铸速度为110～120kg/s；或120～130kg/s或130～140kg/s，或140～150kg/s；或/和，开流可以大些，钢液上升到锭身1/3以上时，或全流快注。
由此可以达到不翻花、不结膜、不截注的工艺效果。
至此合金熔炼，其中各合金元素收得率更好。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，由以上技术方案可知，本发明在优异的结构配置下，显著优点体现在前述以及实施例中，还有：本案通过提供的冶炼工艺方法制备的钢锭，为后序制备高质量的焊丝奠定了基础。本案采用电弧冶炼初锭后，再用电渣重熔的方法进行提纯，从而可获得纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、化学成分均匀且钢锭组织均匀致密的铸锭。本案提供的冶炼工艺所得到21-Mn7Mo的金属铸锭具有良好的组织性能，为后期的焊丝加工提供了质量保障。本案完成了前述的技术目的。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，由以上技术方案可知，本发明在优异的结构配置下，不仅有上述的优点，还有：
本案通过提供的锻造工艺方法制备的锻坯件，为后序制备高质量的焊丝奠定了基础。
还有本案的合理构造可使制造工艺更优化，制造成本更低，更便于产业推广和应用。本案完成了前述的技术目的。
本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
附图说明
图1是电弧炉冶炼试样的组织照片。
图2是电弧炉冶炼试样的组织中Mn元素的分布照片。
图3是电弧炉+电渣重熔试样的组织照片。
图4是电弧炉+电渣重熔试样的组织中Mn元素的分布照片。
图5是电弧炉+电渣重熔试样的组织中Mo元素的分布照片。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后；为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。
一种21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法及用该方法制备的锻坯料。引述的材料成分单位统一为质量％。未予特别描述的量、值单位符合行业一般规定和惯常用法，不予赘述。
一、所述21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，21-10Mn7Mo钢锭的化学成分质量％应满足：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，或/和余量为铁Fe和不可避免的杂质，或/和，Mn/Mo比控制在7-7.5之间，在此合理配置钼锰成分比的效果包括有效避免金属锰在重熔过程容易烧损的问题。
所述21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，21-10Mn7Mo钢锭的冶炼制备方法，包括但不限于本申请人已经在先申请、但尚未公开的如下中国专利申请：申请号2013107561835名称为21-10Mn7Mo钢锭的冶炼方法、
申请号2013107565018名称为21-10Mn7Mo钢锭的冶炼技术、
申请号201310756138X名称为21-10Mn7Mo钢锭及其冶炼工艺、
申请号2013107564829名称为21-10Mn7Mo钢锭、
申请号2013107561623名称为21-10Mn7Mo铸锭的冶炼方法。
采用上述专利申请提供的21-10Mn7Mo钢锭及其冶炼工艺，借此，可以为锻造工序提供更好的铸锭。
具体描述金属钼、锰元素在不锈钢中的作用，其他成分的作用为一般可知，不再赘述。
1.金属钼Mo元素的作用。
1.1.钼对不锈钢的显微组织及热处理的作用
钼作为合金元素对钢和其他合金有两个重要的作用，即提高强度和耐腐蚀性。钼在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素；具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用，当钼含量较低时，与铁、碳形成复合的渗碳体；含量较高时则形成它自己的高硬度特殊碳化物6-MoC/Mo2C，是钢中的强化相；钼提高钢的淬透性，其作用较铬强，而稍逊于锰；钼提高钢的回火稳定性。作为单一合金元素存在时，增加钢的回火脆性；与铬或锰等并存时，钼又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性。
1.2钼对不锈钢的力学性能的作用
钼对铁素体有固溶强化作用，在不锈钢中还能形成沉淀析出相，提高钢的强度，同时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度；钼对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用；由于钼使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高，并强烈提高铁素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在下的聚集，促进特殊碳化物的析出，因而成为提高钢热强性的特别有效的合金元素，钼能改善奥氏体不锈钢的高温力学性能，比如持久、蠕变等性能均可获较大改善。
1.3钼对不锈钢的物理化学及工艺性能的作用
在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化，因此钼可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀；钼含量较高(＞3质量％)时使钢的抗氧化性恶化；含钼不超过8质量％的钢仍可以锻、轧，但含量较高时，钢对热加工的变形抗力增高。
综上可知，钼是形成和稳定铁素体并扩大铁素体相区的元素。
但是，钼的加入使钢的高温变形抗力增大,加之钢中常常存在少量δ铁素体因而含钼不锈钢的热加工性比不含钼钢为差,而且钼含量越高,热加工性能越坏；钼还促进奥氏体不锈钢中金属间相,比如σ相,κ相,和Laves相等的沉淀,对钢的耐蚀性和力学性能都会产生不利影响,特别是导致塑性,韧性下降。
为使奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织,随着钢中钼含量的增加,奥氏体形成元素的含量也要相应提高，以保持钢中铁素体与奥氏体形成元素之间的平衡，因此本案在奥氏体不锈钢中加钼后，锰的含量也相应提高。一般可知所述奥氏体形成元素是指镍、氮、锰等。
2.金属锰Mn元素的控制
锰对于奥氏体的作用与镍相似。但锰的重要作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。
在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，实验表明，如钢中的含锰量从0到10.4质量％变化，也不能使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。
还有，添加Mn可以使更多的氮溶入奥氏体，而氮是强奥氏体形成元素，含0.25质量％的氮，形成奥氏体的能力相当于7.5质量％的镍。
提高焊丝中锰的含量，除了脱氧作用外，还能和硫化合生成了硫化锰(MnS)，并被除去(即：脱硫)，故可降低由硫引起的热裂纹的倾向，同时可以提高焊丝的强度。但锰的含量需要有效控制，锰的含量过高容易使材料凝固时或高温使用过程中材料组织粗大，增加材料的脆性。
3.本案21-10Mn7Mo与已有技术的材料化学成分质量％对比，见表1。
表1：两种材料的化学成分
参见图1-5，试验表明，适宜确定添加量，形成新合金，这样的合金制成焊丝后，其强度会明显提高。
一般可知，钼和锰的添加会给锻造工序增加一定的困难。包括因由钼和锰的添加使钢的强度提高，塑性降低，由此，可锻性变差。
而锻造坯件的质量直接影响着后续的热轧和冷加工工序的加工及其产成品的质量。
二、21-10Mn7Mo焊丝的锻造工艺的描述：
1.锻造的具体步骤包括：
修磨—>坯料加热—>锻造成型—>锻件冷却。
1.1修磨的步骤。目的是将前序产成的21-10Mn7Mo钢锭进行修磨，去掉表面渣层、折叠、微裂等缺陷，这个步骤可以是一般已有技术，不予赘述。
1.2坯料加热的步骤。目的是改善前序坯料的锻造性能，提高其可锻性。
所述的坯料加热的步骤，为分阶段加热的步骤，包括预热阶段和加热和均热阶段。因由21-10Mn7Mo钢锭中，钼和锰成分的因素，锻造在合理的温度范围内进行尤其重要。
所述的坯料加热的步骤，
其中，坯料的装炉温度控制在≤850℃。
其中，预热阶段的炉温控制在800℃-850℃，由此炉温设计用以控制对坯料的加热速度，达到适度的慢之目的。
其中，加热和均热阶段的炉温控制：当保持较高炉温时，迅速加热至始锻温度。
其中，加热时间控制，加热时间应符合公式：T＝aD；
T是指加热总时间(min)；
a是指与尺寸、钢种有关的系数。
D是指坯料直径或边长(mm)。
其中，加热总时间计算中的系数a取值为0.7。
其中，锻造温度的控制：始锻温度为≥1180，终锻温度为≥850。
由此，坯料加热温度的配置，可有效避免锻件坯料出现加热缺陷，以确保锻件质量。
由此始锻温度和终锻温度的设计，还可有效减少锻造火次，提高生产率。
1.3锻造成型的步骤。
引用空气自由锻锤锻造方法，按预设的开锻、停锻温度锻造，当出现低于停锻温度情况时，应回炉加热至满足条件，这里可以是一般已有技术，不再赘述。
所述的锻造成型的步骤，其中，锻打加热的钢锭的锻锤轻重力度控制为：开始时，当被锻打的钢锭变形量未达到30％时，为轻锻。所述轻锻为本领域一般常识，不予赘述。当被锻打的钢锭变形量达到30％后，为重压或称重锻，重锻的控制是：不得在一处连击超过三锤。
所述的锻造成型的步骤，其中，被锻打钢锭的翻钢控制为：锻造时，被锻打钢锭应向同一方向翻转，每次应翻转90°；锻打时，压下量控制为均匀一致；当出现钢料弯曲时，翻转180°，锻打矫正。
所述的锻造成型的步骤，其中，成型锻坯件的锻造比为4～6。进一步，控制锻造火次在最后一火时的锻打，锻造比在4～6区间选择相对足够大。
所述的锻造成型的步骤，其中，锻造变形量控制为大于12％-20％。
由此可以实现锻造变形量大于再结晶临界变形程度的技术目的。
所述的锻造成型的步骤，其中，锻件切段的步骤，温度控制不低于800℃的温度下进行。
所述的锻造成型的步骤，其中，初锻尺寸包括但不限于Ф135*650mm，终锻尺寸包括但不限于45*45*(800～1200)mm。
锻成方坯尺寸包括但不限于90-180mm。
由此可以更好地控制锻件尺寸及其表面质量。
由此制备的21-10Mn7Mo锻件，可呈现细晶粒，可为满足“充分焊合中心区的微裂纹和孔隙”的要求提供可能。
参见表2，它给出了锻造温度的工艺条件。
表2
1.4锻件冷却的步骤，冷却方式为堆放冷却，已达到缓慢冷却的目的，堆放冷却可以是一般已有技术，不予赘述。
由此可确保锻件质量，有效避免因由热应力和组织应力出现锻件变形、裂纹等缺陷。
一般可知，锻造温度、变形程度、应变速率、应力状态(锻造方法)、加热加冷却速度都是影响锻坯质量的重要因素。
锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。
确定锻造温度的基本原则是保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。
以前述的措施的配置可有效提高21-10Mn7Mo材料的可锻性。
以前述的措施制备的锻坯件可为后续工艺制备焊丝提供良好的组织和性能条件。
三、21-10Mn7Mo焊丝的热轧方法的描述：
1.热轧盘条的步骤包括：加热→轧制→冷却→精整
1.1加热的步骤，目的在于提高21-10Mn7Mo锻坯件的塑性，降低其变形抗力，改善材料内部组织，进一步消除锻坯件的材料性能缺陷。
所述加热的步骤，可采用步进式加热炉对锻件进行加热，步进式加热炉为已有技术，不再赘述。加热工艺参数配置参见表3.
所述加热的步骤，其中，预热温度控制为650-750℃；
所述加热的步骤，其中，加热温度控制为1180-1220℃；
所述加热的步骤，其中，加热时间控制为3.5-4小时；
所述加热的步骤，其中，终轧温度控制为≥900℃。
由此可使锻坯件的整体温度更均匀，可有效避免过热、过烧等现象。
表3加热工艺参数
| 钢种 | 预热温度 | 加热温度 | 加热时间 | 终轧温度 |
| 21-10Mn7Mo | 650-750℃ | 1180-1220℃ | 3.5-4小时 | ≥900℃ |
1.2.轧制的步骤，目的在于对21-10Mn7Mo锻坯件的外形尺寸精度和表面质量再加工，以精确调整和控制料形以及轧制量，满足下序拉拔的要求，
轧制成盘条的尺寸可为Ф5.5mm。
1.3冷却的步骤，采用空气中自然冷却。
1.4精整的步骤，迅速盘卷、修磨表面缺陷。
在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，在不脱离本案所述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，且本发明亦不受限于说明书中所举实施例的实施方式。
Claims (10)
1.一种制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，被锻钢锭的化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5；
或，所述锻坯件化学成分质量％由碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0，和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成；Mn/Mo比控制在7-7.5；
或/和，所述被锻钢锭的冶炼步骤，包括用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极的工艺步骤，下述统称为第一步骤，其中，钢液温度达到1400-1600℃，在高温下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程依次是：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢、浇铸重熔电极；或/和，在补炉步骤中：补炉材料应用卤水搅拌，不得用清水搅拌；或/和，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相对高温的区域，不能放在电弧作用区；
其中，锻造的步骤包括坯料加热的步骤，所述坯料加热的步骤中坯料的装炉温度控制在≤850℃；
或/和,其中，锻造的步骤中预热阶段的炉温控制在800℃-850℃；
或/和,其中，锻造的步骤中加热和均热阶段的炉温控制：当保持较高炉温时，迅速加热至始锻温度；
或/和,其中，锻造的步骤中加热时间控制，加热时间应符合公式：T＝aD；公式中T是指加热总时间(min)；a是指与尺寸、钢种有关的系数；D是指坯料直径或边长(mm)；其中，加热总时间计算中的系数a取值为0.7；
或/和,其中，锻造的步骤中锻造温度的控制：始锻温度为≥1180，终锻温度为≥850。
2.根据权利要求1所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，制备所述锻坯件的锻造步骤中还有锻造成型的步骤，其中，锻打加热的钢锭的锻锤轻重力度控制为：开始时，当被锻打的钢锭变形量未达到30％时，为轻锻；当被锻打的钢锭变形量达到30％后，为重压或称重锻，重锻的控制是：不得在一处连击超过三锤。
3.根据权利要求1-2之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，被锻打钢锭的翻钢控制为：锻造时，被锻打钢锭应向同一方向翻转，每次应翻转90°；锻打时，压下量控制为均匀一致。
4.根据权利要求1-3之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，成型锻坯件的锻造比为4～6。
5.根据权利要求1-4之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻造变形量控制为大于12％-20％。
6.根据权利要求1-5之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻件切段的步骤，温度控制不低于800℃的温度下进行。
7.根据权利要求1-6之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造成型的步骤中锻件切段的步骤，其中，初锻尺寸包括但不限于Ф135*650mm，终锻尺寸包括但不限于45*45*(800～1200)mm。
8.根据权利要求1-7之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻成方坯尺寸包括但不限于90-180mm。
9.根据权利要求1-8之一所述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述被锻钢锭的冶炼步骤的第一步骤中熔化期电极的控制是：电极穿井阶段带阻抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料，用于稳定电弧。
10.根据权利要求1-9之一所述制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述被锻钢锭的冶炼步骤中的熔化期吹氧的控制：在炉温达到950℃以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0.4MPa；或/和，熔化期脱磷的控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加石灰或碎矿石，炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入矿石，每批矿量设置为3-4kg或4-5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
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