CN107385341A - 一种焊条钢及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金领域，公开了一种焊条钢及其制造工艺，焊条钢的制造工艺包括冶炼步骤、精炼步骤以及浇铸步骤。其中，精炼后的钢水成分包括C：0.06～0.08wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.025wt％、S：≤0.025wt％，[O]：30～50ppm，余量为杂质和Fe。浇铸步骤对精炼步骤所得的钢水采用连铸工艺进行浇铸，钢水过热度为30～50℃。采用此工艺制造的焊条钢能够具有较好的焊接性能和拉拔性能，满足后续的使用和加工要求。此生产工艺能够较好的保证生产顺行，连铸不易产生结瘤现象。

Description

一种焊条钢及其制造工艺

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种焊条钢及其制造工艺。

背景技术

焊条钢作为一种特殊用钢，对其焊接性能、拉拔性能具有较高的要求。现有技术生产的焊条钢往往在焊接性能与拉拔性能存在缺陷，并且在连铸过程中容易导致结瘤等问题，严重影响生产顺行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊条钢的制造工艺，此工艺能够生产出拉拔性能、焊接性能较好的焊条钢，并且连铸时水口不易结瘤。

本发明的另一目的在于提供一种焊条钢，其通过上述的焊条钢的制造工艺制得，具备较好的拉拔性能与焊接性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种焊条钢的制造工艺，其包括：

冶炼步骤：将包含有铁水的原料冶炼为钢水；

精炼步骤：对冶炼步骤所得到的钢水进行精炼，精炼后的钢水成分包括C：0.06～0.08wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.025wt％、S：≤0.025wt％，[O]：30～50ppm，余量为杂质和Fe；

浇铸步骤：对精炼步骤所得的钢水采用连铸工艺进行浇铸，钢水过热度为30～50℃。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的杂质中的Ni：≤0.10wt％、Cr：≤0.10wt％、Cu：≤0.10wt％、As：≤0.02wt％。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的精炼步骤使用LF炉对钢水进行精炼，冶炼步骤得到的钢水在进入LF炉之前的成分包括C：≤0.07wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.020wt％、S：≤0.025wt％、[O]：40～120ppm。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的冶炼步骤所使用的铁水的成分包括Si：0.20～0.80wt％，Mn：0.20～0.80wt％，P≤0.120wt％，S≤0.025wt％，Cr≤0.10wt％，Ni≤0.10wt％，Cu≤0.15wt％，As≤0.015wt％，铁水温度≥1250℃。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的冶炼步骤使用转炉对包含铁水的原料进行冶炼，每炉的总装入量为97.5～98.5t。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的冶炼步骤中包括脱氧合金化操作，脱氧合金化操作包括对转炉冶炼后的钢水中加入含有铝锰铁、中碳锰铁以及钢芯铝的脱氧合金化材料进行配锰和脱氧，使脱氧合金化操作后的钢水中包括C：≤0.07wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.020wt％、S：≤0.025wt％、[O]：40～120ppm。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的转炉冶炼之后的出钢过程采用双挡渣出钢，钢包渣层厚度小于50mm，出钢过程对钢水进行吹氩，出钢温度控制为1600～1630℃。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的精炼步骤包括对冶炼步骤所得的钢水进行吹氩，再进行铝脱氧；在测定氧含量25～35ppm的情况下，投入精炼渣、石灰以及电石、再对钢水进行升温，第一包钢水出加热位的温度为1640～1650℃，在连浇情况下，后续的连浇炉次中钢水出加热位的温度为1620～1630℃；第一包钢水在精炼结束后的吊包温度控制为1620～1630℃，后续连浇炉次的钢水吊包温度为1605～1615℃。

在本发明的一种实施例中，上述焊条钢的制造工艺的连铸工艺中，中间包内钢水过热度为30～50℃，浇铸过程中，中间包液面高度≥400mm，结晶器液面波动±10mm以内，矫直温度≥900℃。

本发明所提供的焊条钢，其通过上述的焊条钢的制造工艺制得。

本发明实施例的焊条钢的制造工艺的有益效果是：

在精炼步骤中对钢水的成分进行控制，调整各元素处于合理范围，使得生产出的焊条钢具有较好的拉拔性能以及焊接性能。精炼过程还对氧含量进行控制，保证[O]含量处于30～50ppm，可以避免钢水因氧含量过低而使得浇铸过程中水口容易因空气氧化结瘤，并且可以保证钢水中存在一定量原子态的氧，使得焊接性能提高。另外，控制浇注的过热度为30～50℃也可以有效地防止水口结瘤，保证生产顺行。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的焊条钢的制造工艺进行具体说明。

焊条钢的制造工艺总体上包括冶炼步骤、精炼步骤、浇铸步骤、轧钢步骤以及后续的冷却、打捆入库等。以下依次进行介绍。

1、冶炼步骤

冶炼步骤包括对含有铁水的原料进行冶炼，得到成分合适的钢水以便于后续精炼。

进一步地，原料中铁水成分包括Si：0.20～0.80wt％，Mn：0.20～0.80wt％，P≤0.120wt％，S≤0.025wt％，Cr≤0.10wt％，Ni≤0.10wt％，Cu≤0.15wt％，As≤0.015wt％。废钢根据冶炼时的热量进行调整搭配。在本发明的实施例中，冶炼步骤采用100t转炉炼钢，总装入量为97.5～99.5t。

为了更好地控制成分，使用废钢时不加入生铁块、氧化铁饼以及污泥等，以降低入炉料的P、S含量。所选用的石灰中，CaO＞90％，SiO₂≤1.5％，S＜0.15％，活性度＞310mL。

开新炉前30炉、烟罩漏水成线、新钢包(中修包)前3炉、氧枪漏水及有严重影响钢水质量、炉温的情况不冶炼此钢种；转炉应具备合适的炉型和完好的炉况，出钢口出钢时间≥3.5min；保证转炉出钢口状况良好，挡渣车设备正常。

采用恒压变枪位操作，压枪时间大于40秒钟，倒炉次数保证一拉一吹。

渣料分批加入，避免喷溅，防止返干，尽快成渣，终渣化透，作稠。吹炼过程严禁使用污泥球，以降低钢水中的P、S含量。

出钢温度控制为1600～1630℃(第一包钢水按上限控制)。出钢的同时进行脱氧合金化操作。详细地，脱氧合金化操作包括向钢包中投入铝锰铁、中碳锰铁以及钢芯铝进行脱氧和配锰。钢芯铝分散加入以保证钢水的氧的均匀性。加完钢芯铝后加入回收精炼渣200Kg/炉。合金加入量参考表1。

表1脱氧合金化操作各合金加入量

脱氧合金化操作完成时的钢水成分见表2。

表2.转炉脱氧合金化操作完成时的钢水成分

出钢过程采用双挡渣出钢工艺：出钢后必须用挡渣塞堵好出钢口，防止出钢时涌渣；出钢过程采用挡渣锥机械投放挡渣出钢，钢包渣层厚度≤50mm。出钢过程严禁出钢口下渣。出钢过程钢水进行强吹氩，出完钢后钢车开至吹氩平台立即测温后钢水吊至LF炉进行精炼。

2、精炼步骤

精炼步骤主要对冶炼步骤所得的钢水进行成分和温度调整。下面对具体操作进行阐述。

钢水进站后先开氩气吹1分钟后定氧(定氧枪插入钢水深度为400mm、距包壁不小于300mm)、取样，如氧活度＞45ppm,则喂铝线脱氧，喂完铝线后吹氩1分钟后再进行定氧(氧含量按25-35ppm，目标30ppm进行控制)。

氧含量满足要求后，钢水进加热位，加入回收精炼渣100kg/炉、石灰200kg/炉、电石≤20kg/炉等进行埋弧升温。根据进站成分采用中碳锰铁调Mn，精炼过程严禁使用硅铁粉、碳化硅、合金粉面等含硅的材料。

出加热位温度按表3所示控制。

表3出加热位的温度控制

出加热位后进行定氧，氧活度大于55ppm喂铝线进行调整，满足要求后喂钙线120m/炉。喂线完毕，进行钢水软吹氩，软吹氩时间≥8min，以渣面微微涌动不裸露钢液面为宜，软吹完毕，关闭底吹气后出站。精炼使用LF炉，精炼周期控制为32～35min。

精炼结束钢水成分按下表4进行控制。

表4精炼结束时钢水的成分

C含量控制在0.06～0.08wt％有利于焊条钢的焊接性能。保证钢水的氧含量在30～50ppm，可以保证成品钢中的原子态氧，这样，在焊接时，可以增大焊接时钢水的流动性，使焊缝成形较好；并且一定的氧含量可以使钢水在连铸时流动性好避免水口结瘤堵塞。

此外，在盘条拉拔成焊条的加工过程中，Ni、Cr、Cu、As会使钢产生硬脆组织和拉拔断丝现象，即Ni、Cr增大钢的淬透性，容易使钢在热处理过程中产生马氏体等硬脆组织，Cu、As在晶界上，熔点低，钢在加热过程中容易开裂。因此要求控制其含量在一定范围内，Ni：≤0.10wt％、Cr：≤0.10wt％、Cu：≤0.10wt％、As：≤0.02wt％。

精炼结束钢水吊包温度按表5进行控制：

表5精炼结束后钢水吊包温度

钢水出站向钢包内加入无碳保温剂≥16包，每包10kg。

3、浇铸步骤

本发明实施例中浇铸步骤采用中间包+结晶器的连铸工艺。大包导入中间包的水口以及结晶器水口均浸入钢液面以下，并使用覆盖剂和保护渣，以实现全保护浇铸。中间包采用Φ17.5～Φ18.5mm的水口，结晶器采用铝碳浸入式水口进行保护浇注，防止钢液与空气接触而产生氧化物夹杂。

中间包采用无碳覆盖剂以保温、除夹杂，并且不增加钢水碳含量。中间包温度为：第一包1560～1575℃，后续连浇炉次控制为1555～1570℃。中间包钢水过热度按30～50℃进行控制，以防止水口结瘤。中间包连浇过程中，液面高度大于400mm，防止大量氧化物夹杂进入结晶器，也防止卷渣现象产生。

拉速2.2～2.6m/min，二冷比水量为1.1～1.3L/kg。矫直温度控制≥900℃，避开矫直裂纹敏感区。

浇铸得到的铸坯按炉号集中堆放，不与其他钢种混堆。铸坯冷却实行自然冷却，严禁打水强冷。

4、轧钢步骤

此步骤将浇铸得到的铸坯轧制成盘条，以便运输、再加工及使用。

详细地，开轧温度980～1050℃(目标值1020℃)，控制好炉内气氛(微还原气氛)，减少氧化铁皮。钢坯加热应均匀，钢坯头、中、尾温差≤50℃，加热过程中防止钢坯出现过热、过烧等现象。

轧制的其它要求：

(1)风冷辊道下面的风机开口处采用材料密封进行保温处理。

(2)盘圆在散冷辊道上运行时严禁停止辊道运转或降速，否则在辊道上风冷区的盘圆单独堆放，待取样确认后判定处理。

(3)精轧机成品辊环及成品前辊最多轧制800吨；其余磨损严重的轧槽必须更换。

(4)出加热炉的铸坯采用高压水除鳞，减少氧化铁皮；采用预穿水控制轧件温度，将轧件进精轧机温度控制在850～900℃；吐丝温度在850～880℃；成品尺寸按照GB/T14981中B、C级精度控制。

轧制吐丝后的盘条进入冷却输送线进行输送和冷却。输送过程中，风机全部关闭，保温罩全部关闭。轧制后的成品的抗拉强度为360～430Mpa，屈服强度大于270Mpa，断后伸长率大于33％。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种焊条钢的制造工艺，其包括以下步骤。

S1、冶炼步骤

采用铁水为原料，铁水的成分为Si：0.20wt％，Mn：0.20wt％，P≤0.120wt％，S≤0.025wt％，Cr≤0.10wt％，Ni≤0.10wt％，Cu≤0.15wt％，As≤0.015wt％。铁水的温度为1200℃。按97.5t的装入量进入100t转炉进行冶炼。分批次加入渣料进行造渣。

出钢过程中进行脱氧合金化操作，出钢时间为3.5min，出钢采用双挡渣出钢，钢包渣层厚度40mm。出钢温度1600℃。脱氧合金化操作之后，即进入精炼步骤之前，将钢水成分控制为

S2、精炼步骤

先对冶炼步骤所得到钢水进行吹氩、定氧，然后进入加热位进行加热，出加热位温度为1625℃。精炼过程使用LF炉，精炼的周期为32min。

精炼结束后，钢水的成分控制为

同时，钢中Ni：≤0.10wt％、Cr：≤0.10wt％、Cu：≤0.10wt％、As：≤0.02wt％。

精炼结束时的钢水吊包温度为1605℃。

S3、浇铸步骤

在本实施例中，浇铸过程采用连铸工艺，浇铸断面为160×160mm方坯。在其他实施例中，浇铸断面尺寸和形状可以改变。

浇铸采用全保护浇铸，中间包的过热度为30℃，连浇过程中，中间包的最低液位为400mm。拉速2.6m/min，二冷比水量为1.1L/kg，矫直温度900℃。

S4、轧钢步骤

轧制规格为φ6.5mm。开轧温度980℃，控制好炉内气氛，减少氧化铁皮。钢坯加热应均匀，钢坯头、中、尾温差≤50℃，加热过程中防止钢坯出现过热、过烧等现象。采用高压水除鳞，减少氧化铁皮；采用预穿水，进精轧机温度控制在850℃；吐丝温度在850℃。

轧制后的钢材进入冷却输送线进行运输和冷却。输送过程中，风机全部关闭，保温罩全部关闭。

实施例2

本实施例提供了一种焊条钢的制造工艺，其包括以下步骤。

S1、冶炼步骤

采用铁水以及部分废钢为原料，铁水的成分为Si：0.60wt％，Mn：0.50wt％，P≤0.120wt％，S≤0.025wt％，Cr≤0.10wt％，Ni≤0.10wt％，Cu≤0.15wt％，As≤0.015wt％。铁水的温度为1200℃。按98.5t的装入量进入100t转炉进行冶炼。分批次加入渣料进行造渣。

出钢过程中进行脱氧合金化操作，出钢时间为3.5min，出钢采用双挡渣出钢，钢包渣层厚度50mm。本实施例为第一包钢水，故出钢温度为1630℃。脱氧合金化操作之后，即进入精炼步骤之前，将钢水成分控制为

S2、精炼步骤

先对冶炼步骤所得到钢水进行吹氩、定氧，然后进入加热位进行加热，由于此包钢水为连浇工序的第一包钢水，故出加热位温度为1645℃。精炼过程使用LF炉，精炼的周期为35min。

精炼结束后，钢水的成分控制为

同时，钢中Ni：≤0.10wt％、Cr：≤0.10wt％、Cu：≤0.10wt％、As：≤0.02wt％。

精炼结束时的钢水吊包温度为1630℃。

S3、浇铸步骤

在本实施例中，浇铸过程采用连铸工艺，浇铸断面为160×160mm方坯。在其他实施例中，浇铸断面尺寸和形状可以改变。

浇铸采用全保护浇铸，中间包的过热度为40℃，连浇过程中，中间包的最低液位为400mm。拉速2.6m/min，二冷比水量为1.2L/kg，矫直温度920℃。

S4、轧钢步骤

轧制规格为φ6.5mm。开轧温度1010℃，控制好炉内气氛，减少氧化铁皮。钢坯加热应均匀，钢坯头、中、尾温差≤50℃，加热过程中防止钢坯出现过热、过烧等现象。采用高压水除鳞，减少氧化铁皮；采用预穿水，进精轧机温度控制在870℃；吐丝温度在865℃。

轧制后的钢材进入冷却输送线进行运输和冷却。输送过程中，风机全部关闭，保温罩全部关闭。

实施例3

本实施例提供了一种焊条钢的制造工艺，其包括以下步骤。

S1、冶炼步骤

采用铁水以及部分废钢为原料，铁水的成分为Si：0.80wt％，Mn：0.80wt％，P≤0.120wt％，S≤0.025wt％，Cr≤0.10wt％，Ni≤0.10wt％，Cu≤0.15wt％，As≤0.015wt％。铁水的温度为1200℃。按99.5t的装入量进入100t转炉进行冶炼。分批次加入渣料进行造渣。

出钢过程中进行脱氧合金化操作，出钢时间为3.5min，出钢采用双挡渣出钢，钢包渣层厚度50mm。出钢温度为1620℃。脱氧合金化操作之后，即进入精炼步骤之前，将钢水成分控制为

S2、精炼步骤

先对冶炼步骤所得到钢水进行吹氩、定氧，然后进入加热位进行加热，出加热位温度为1630℃。精炼过程使用LF炉，精炼的周期为35min。

精炼结束后，钢水的成分控制为

同时，钢中Ni：≤0.10wt％、Cr：≤0.10wt％、Cu：≤0.10wt％、As：≤0.02wt％。

精炼结束时的钢水吊包温度为1615℃。

S3、浇铸步骤

在本实施例中，浇铸过程采用连铸工艺，浇铸断面为160×160mm方坯。在其他实施例中，浇铸断面尺寸和形状可以改变。

浇铸采用全保护浇铸，中间包的过热度为50℃，连浇过程中，中间包的最低液位为400mm。拉速2.2m/min，二冷比水量为1.3L/kg，矫直温度920℃。

S4、轧钢步骤

轧制规格为φ6.5mm。开轧温度1050℃，控制好炉内气氛，减少氧化铁皮。钢坯加热应均匀，钢坯头、中、尾温差≤50℃，加热过程中防止钢坯出现过热、过烧等现象。采用高压水除鳞，减少氧化铁皮；采用预穿水，进精轧机温度控制在900℃；吐丝温度在880℃。

轧制后的钢材进入冷却输送线进行运输和冷却。输送过程中，风机全部关闭，保温罩全部关闭。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种焊条钢的制造工艺，其特征在于，其包括：

冶炼步骤：将包含有铁水的原料冶炼为钢水；

精炼步骤：对所述冶炼步骤所得到的钢水进行精炼，精炼后的钢水成分包括C：0.06～0.08wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.025wt％、S：≤0.025wt％，[O]：30～50ppm，余量为杂质和Fe；

浇铸步骤：对所述精炼步骤所得的钢水采用连铸工艺进行浇铸，钢水过热度为30～50℃。

2.根据权利要求1所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述杂质中的Ni：≤0.10wt％、Cr：≤0.10wt％、Cu：≤0.10wt％、As：≤0.02wt％。

3.根据权利要求1所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述精炼步骤使用LF炉对钢水进行精炼，所述冶炼步骤得到的钢水在进入所述LF炉之前的成分包括C：≤0.07wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.020wt％、S：≤0.025wt％、[O]：40～120ppm。

4.根据权利要求1所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述冶炼步骤所使用的铁水的成分包括Si：0.20～0.80wt％，Mn：0.20～0.80wt％，P≤0.120wt％，S≤0.025wt％，Cr≤0.10wt％，Ni≤0.10wt％，Cu≤0.15wt％，As≤0.015wt％，铁水温度≥1250℃。

5.根据权利要求1所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述冶炼步骤使用转炉对包含铁水的原料进行冶炼，每炉的总装入量为97.5～98.5t。

6.根据权利要求5所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述冶炼步骤中包括脱氧合金化操作，所述脱氧合金化操作包括对转炉冶炼后的钢水中加入含有铝锰铁、中碳锰铁以及钢芯铝的脱氧合金化材料进行配锰和脱氧，使所述脱氧合金化操作后的钢水中包括C：≤0.07wt％、Si：≤0.03wt％、Mn：0.37～0.50wt％、P：≤0.020wt％、S：≤0.025wt％、[O]：40～120ppm。

7.根据权利要求5所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述转炉冶炼之后的出钢过程采用双挡渣出钢，钢包渣层厚度小于50mm，出钢过程对钢水进行吹氩，出钢温度控制为1600～1630℃。

8.根据权利要求1所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述精炼步骤包括对冶炼步骤所得的钢水进行吹氩，再进行铝脱氧；在测定氧含量25～35ppm的情况下，投入精炼渣、石灰以及电石、再对钢水进行升温，第一包钢水出加热位的温度为1640～1650℃，在连浇情况下，后续的连浇炉次中钢水出加热位的温度为1620～1630℃；第一包钢水在精炼结束后的吊包温度控制为1620～1630℃，后续连浇炉次的钢水吊包温度为1605～1615℃。

9.根据权利要求1所述的焊条钢的制造工艺，其特征在于，所述连铸工艺中，中间包内钢水过热度为30～50℃，浇铸过程中，中间包液面高度≥400mm，结晶器液面波动±10mm以内，矫直温度≥900℃。

10.一种焊条钢，其特征在于，所述焊条钢通过权利要求1～9中任一项所述的焊条钢的制造工艺制得。