CN110438286A - 一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法 - Google Patents

一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法。具体包括如下关键工艺步骤：1)铁水预处理，2)转炉处理有两操作方式，3)合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，4)精炼处理过程：要求入LF炉温度1560℃以上，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1580～1600℃，顶渣碱度控制在1.8～2.4；5)保证处理周期≥30min，搅拌周期至少2～3min；6)精炼处理结束后弱吹3‑5min后上机浇注；7)优化二冷水量。本发明壳有效控制TiN夹杂，避免钢水絮流，控制铸坯表面微裂纹。

Description

一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法。
背景技术
焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属；在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时焊丝也是导电电极。
合金焊丝钢ER70S-G为低碳、高硅、高锰、高钛气保焊丝钢，对P、残余成分、氮含量要求较为严格，同时S含量有上下线要求，生产难度较大且钢水易絮流。铸坯表面极易产生微裂纹，通过轧后裂纹处取样分析开裂原因为絮流导致液位波动造成的卷渣。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法。控制TiN夹杂，避免钢水絮流，控制铸坯表面微裂纹。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，具体包括如下关键工艺步骤：
1)铁水预处理：铁水S质量百分比含量控制在0.015％～0.035％，铁水可以直接兑入转炉，若铁水S质量百分比含量大于0.035％，脱S至质量百分比含量为0.015％，铁水扒渣；控制入LF炉S质量百分比含量在0.012％～0.025％；
2)转炉处理有两操作方式：一是优先保证一次拉碳命中，控制出钢碳范围0.03％～0.04％；另一种方法是采用双渣法冶炼，过程碳控制至0.040-0.055％；再次下枪吹氧着火后，枪位控制在2m～4m范围内，点吹时间在20～40秒，确保终点碳不低于0.03％；出钢温度控制在1640～1680℃；
3)合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，高钛钛铁C的加入量为7.2～7.5kg/t，出钢过程吹氩气；出钢后，大罐表面加白灰，全覆盖至钢水表面；
4)精炼处理过程：要求入LF炉温度1560℃以上，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1580～1600℃，顶渣碱度控制在1.8～2.4；，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量；入LF炉S质量百分比含量为0.005～0.012％时，硅灰石加入量为1～4kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.012％～0.015％时，白灰加入量为1～2kg/t，硅灰石加入量为1～2kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.015％～0.020％时，白灰加入量为1.5～3kg/t，硅灰石加入量为1～3kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.020％～0.025％时，白灰加入量为3～4kg/t，硅灰石加入量为0～1kg/t。
5)保证处理周期≥30min，搅拌周期至少2～3min；
6)精炼处理结束后弱吹3～5min后上机浇注；
7)优化二冷水量：对于铸坯规格200～280mm×300～380mm的方坯，二冷水采用比水量由原来的0.4±0.1L/kg降低至0.3±0.1L/kg；目标拉速0.75±0.2m/min，恒拉速操作。
所述步骤4)
所述焊丝钢由以下重量百分比的组分组成：由以下重量百分比的组分组成：C：0.03％～0.1％，Si：0.70％～1.0％，Mn：1.3％～1.7％，Ti：0.10％～0.30％，S：0.002％～0.020％，P≤0.015％，AL＜0.025％，N＜0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法。1、通过降低钢水中的氮成分，达到控制TiN夹杂的目的。2、通过全工序控制，避免钢水絮流。3、通过优化二冷水冷却强度，优化二冷水冷却流量，避免铸坯冷却过大导致表面微裂纹。通过上述措施，达到控制高钛焊丝钢轧后裂纹的目的。
通过该冶炼方法可以节省铁水预处理成本、絮流喂线的废品和氮不合冷回收的损失，通过上述控氮、控絮流和优化冷却水量，连轧后铸坯无明显裂纹，修磨量大幅度降低，由原来的全修磨改为局部点修磨，甚至部分铸坯不用修磨可直发线材厂。
具体实施方式
本发明公开了一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，本发明采用如下措施来实现控制高钛焊丝钢连铸坯表面裂纹：
1、钢种成分：高钛焊丝钢由以下重量百分比的组分组成：C：0.03％～0.07％，Si：072％～0.88％，Mn：1.42％～1.58％，Ti：0.160％～0.220％，S：0.005％～0.015％，P≤0.015％，Cr≤0.01％，Ni≤0.01％，Cu≤0.01％，AL＜0.025％，Zr＜0～0.01％，V＜0.02％，Nb＜0.01％，Sn＜0.01％，B＜0～0.01％，Ca＜0.0015％，N＜0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
若想控制钢水中氧值，需要转炉高碳出钢，但是由于锰铁类合金加入量大接近1.6t，钢种P要求0.015％以下，全加低磷锰铁粒会涨碳0.01-0.02％，随着精炼处理电极会涨碳0.01％左右，易超出成品范围，改加金属锰，又明显涨氮。若转炉低碳0.03％以下出钢，不仅钢水中的氧值高，达到1000ppm，且过吹导致钢水中的氮含量明显增高；通过化验分析，高钛钛铁C的合金氮含量为0.16％，需要优化加入方式；AL要求≤0.025％，需控制合金带入的残铝量；由于有钙要求，全工序不允许喂线；由于出钢碳低，并且要求满足入LF炉温度，需要严格控制下渣量，避免渣中氧含量过高；由于S有下线要求，入LF炉硫磺不能过低，避免因为顶渣碱度小，吸附能力差导致絮流。为控制钢水中氮和提高钢水中可浇性，优化各个控制参数，以下为具体控制方案。
2、铁水预处理：铁水S选择0.015-0.035％，可以直接兑入转炉，若大于0.035％，可以脱S至0.015％，铁水扒渣；控制入LF炉S范围0.015-0.025％。
3、转炉：转炉处理有两操作方式：一是优先保证一次拉碳命中，控制出钢碳范围0.03％～0.04％；另一种方法是采用双渣法冶炼，过程碳控制至0.040-0.055％；再次下枪吹氧着火后，枪位控制在2m～4m范围内，点吹时间在20～40秒，确保终点碳不低于0.03％；出钢温度控制在1640～1680℃；
4、合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，高钛钛铁C的加入量为7.2～7.5kg/t，出钢过程吹氩气；出钢后，大罐表面加白灰，全覆盖至钢水表面；已不裸露为宜，避免传隔过程钢水吸氮。
5、严禁下渣，若少量混渣，不必扒渣，避免破坏渣中氧-钛平衡。
6、精炼处理过程：要求入LF炉温度1560℃以上，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1580～1600℃，顶渣碱度控制在2.0～2.4；，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量；入LF炉S质量百分比含量为0.005～0.012％时，硅灰石加入量为1～4kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.012％～0.015％时，白灰加入量为1～2kg/t，硅灰石加入量为1～2kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.015％～0.020％时，白灰加入量为1.5～3kg/t，硅灰石加入量为1-3kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.020％～0.025％时，白灰加入量为3～4kg/t，硅灰石加入量为0～1kg/t。
7、为控制钢水絮流，必须保证处理周期≥30min，要求炉长蘸渣样判断改质程度，顶渣颜色为灰白或者白色为宜，同时要求搅拌时间至少2～3min。
8、精炼主要处理思路是前期调整顶渣碱度造白渣脱S，中期若钢中S较低可以硅灰石降低顶渣碱度保S，由于钢中有钙要求，不允许喂线，精炼处理结束后弱吹3～5min后上机浇注。
9、优化二冷水量：对于铸坯规格200～280mm×300～380mm的方坯，二冷水采用比水量由原来的0.4±0.1L/kg降低至0.3±0.1L/kg；目标拉速0.75±0.2m/min，恒拉速操作。
实施例1：
以AER70S-G型高钛焊丝钢为例，本发明采取如下措施来实现控制高钛焊丝钢连铸坯表面裂纹，在本实施例中，一种高钛焊丝钢，其组成元素及其元素质量百分比含量如下表1所示，本实施例包含C、Si、Mn、P、S、Ti和N，余量为铁及不可避免的杂质。
表1.实施例1高钛焊丝钢主要化学成分控制
一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，包含以下步骤：
1、工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(LF)→方坯连铸(电磁搅拌)→检查→大型厂。
2、铁水预处理：铁水S选择0.0289％，铁水扒渣后未脱S直接兑入转炉，转炉出钢S终点成分0.0203％；。
3、转炉一次拉碳，出钢碳范围0.035％，出钢温度范围1665℃，挂罐温度1635℃。
4、合金化过程：合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，高钛钛铁C加入量7.2kg/吨钢，出钢过程吹氩气；出钢后，大罐表面加100kg白灰，全覆盖至钢水表面，已不裸露为宜，避免传隔过程钢水吸氮。
5、出钢末期挡渣标挡渣，少量混渣未扒渣，避免破坏渣中氧-钛平衡。
6、精炼处理过程：入LF炉温度1571℃，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1599℃，顶渣碱度控制在2.0。
表2为加入LF原料组分的质量百分比含量
入LF炉S含量％ 白灰加入量kg 萤石kg 硅灰石加入量kg
0.0241 391 175 0
7、为控制钢水絮流，处理周期32min，炉长蘸渣样判断改质程度，顶渣颜色为白色，搅拌时间4min。
8、优化二冷水量：对于铸坯规格280mm×380mm的方坯，二冷水采用比水量0.35L/kg；拉速0.75m/min，恒拉速操作。
9、在整个机前浇注过程，长水口氩气密封，低碳保护渣覆盖。
对本实施例从表1中可以看出，该钢种对碳、磷和氮含量要求严格，为控制钢水氮，须严格控制出钢碳。在冶炼过程中，转炉一拉命中碳成分，碳温协调，取得了有益效果。
实施例2
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于精炼加硅灰石控制钢水中硫磺，本发明采取如下措施来实现控制高钛焊丝钢连铸坯表面裂纹，
在本实施例中，一种高钛焊丝钢，其组成元素及其元素质量百分比含量如下表1所示，本实施例包含C、Si、Mn、P、S、Ti和N，余量为铁及不可避免的杂质。
表2.实施例2高钛焊丝钢主要化学成分控制
一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，包含以下步骤：
1、工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(LF)→方坯连铸(电磁搅拌)→检查→大型厂。
2、铁水预处理：铁水S选择0.0298％，铁水脱S至0.015％，转炉出钢S终点成分0.0242％；。
3、转炉一次拉碳，出钢碳0.035％，出钢温度范围1679℃，挂罐温度1635℃。
4、合金化过程：合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，高钛钛铁C加入量7.5kg/吨钢，出钢过程吹氩气；出钢后，大罐表面加100kg白灰，全覆盖至钢水表面，已不裸露为宜，避免传隔过程钢水吸氮。
5、出钢末期挡渣标挡渣，少量混渣未扒渣，避免破坏渣中氧-钛平衡。
6、精炼处理过程：入LF炉温度1571℃，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1599℃，顶渣碱度控制在2.0。
表2为加入LF原料组分的质量百分比含量
入LF炉S含量％ 白灰加入量kg 萤石kg 硅灰石加入量kg
0.0206 177 154 239
7、为控制钢水絮流，处理周期50min，要求炉长蘸渣样判断改质程度，顶渣颜色为灰白或者白色为宜，搬出前搅拌时间3min。
8、优化二冷水量：对于铸坯规格280mm×380mm的方坯，二冷水采用比水量0.35L/kg；拉速0.75m/min，恒拉速操作。
9、在整个机前浇注过程，长水口氩气密封，低碳保护渣覆盖。
对本实施例从表2中可以看出，该钢种对碳、磷和氮含量要求严格，为控制钢水硫磺，当精炼过程中硫磺较低时，加入硅灰石降低顶渣碱度可以保证成品成分合格。在冶炼过程中，取得了有益效果。
实施例3
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在转炉采取双渣法冶炼，既保证了碳成分，又避免了长时间点吹导致钢水中氮较高，本发明采取如下措施来实现控制高钛焊丝钢连铸坯表面裂纹，
在本实施例中，一种高钛焊丝钢，其组成元素及其元素质量百分比含量如下表1所示，本实施例包含C、Si、Mn、P、S、Ti和N，余量为铁及不可避免的杂质。
表3.实施例3高钛焊丝钢主要化学成分控制
一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，包含以下步骤：
1、工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(LF)→方坯连铸(电磁搅拌)→检查→大型厂。
2、铁水预处理：铁水S选择0.0218％，铁水扒渣后未脱S直接兑入转炉，转炉出钢S终点成分0.0184％；
3、转炉过程碳控制至0.04％；再次下枪吹氧着火后，枪位控制在3.5m，点吹时间34秒，出钢碳0.033％，出钢温度范围1697℃，挂罐温度1635℃。
4、合金化过程：合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，高钛钛铁C加入量7.5kg/吨钢，出钢过程吹氩气；出钢后，大罐表面加100kg白灰，全覆盖至钢水表面，已不裸露为宜，避免传隔过程钢水吸氮。
5、出钢末期挡渣标挡渣，少量混渣未扒渣，避免破坏渣中氧-钛平衡。
6、精炼处理过程：入LF炉温度1564℃，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1625℃，顶渣碱度控制在1.8。
表3为加入LF原料组分的质量百分比含量
入LF炉S含量％ 白灰加入量kg 萤石kg 硅灰石加入量kg
0.0204 225 174 135
7、为控制钢水絮流，处理周期46min，炉长蘸渣样判断改质程度，顶渣颜色为白色，搬出前弱搅拌时间5min。
8、优化二冷水量：对于铸坯规格280mm×380mm的方坯，二冷水采用比水量0.35L/kg；拉速0.75m/min，恒拉速操作。
9、在整个机前浇注过程，长水口氩气密封，低碳保护渣覆盖。
对本实施例从表3中可以看出，该钢种对碳、磷和氮含量要求严格，为控制钢水硫磺，当精炼过程中硫磺较低时，加入硅灰石降低顶渣碱度可以保证成品成分合格。在冶炼过程中，取得了有益效果。
本发明提高高钛焊丝钢AER70S-G钢水可浇性和降低钢水中的氮含量；优化二冷水冷却流量，避免铸坯冷却过大导致表面微裂纹；通过上述措施，达到控制高钛焊丝钢轧后裂纹的目的。
通过该冶炼方法可以节省铁水预处理成本、絮流喂线的废品和氮不合冷回收的损失，通过上述控氮、控絮流和优化冷却水量，连轧后铸坯无明显裂纹，修磨量大幅度降低，由原来的全修磨改为局部点修磨，甚至部分铸坯不用修磨可直发线材厂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，其特征在于，具体包括如下关键工艺步骤：
1)铁水预处理：铁水S质量百分比含量控制在0.015％～0.035％，铁水可以直接兑入转炉，若铁水S质量百分比含量大于0.035％，脱S至质量百分比含量为0.015％，铁水扒渣；控制入LF炉S质量百分比含量在0.012％～0.025％；
2)转炉处理有两操作方式：一是优先保证一次拉碳命中，控制出钢碳范围0.03％～0.04％；另一种方法是采用双渣法冶炼，过程碳控制至0.040％～0.055％；再次下枪吹氧着火后，枪位控制在2m～4m范围内，点吹时间在20～40秒，确保终点碳不低于0.03％；出钢温度控制在1640～1680℃；
3)合金使用专用硅铁10kg/吨钢，低磷锰铁合金8kg/吨钢搭配金属锰使用，高钛钛铁C的加入量为7.2～7.5kg/t，出钢过程吹氩气；出钢后，大罐表面加白灰，全覆盖至钢水表面；
4)精炼处理过程：要求入LF炉温度1560℃以上，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量，一次性升温至1580～1600℃，顶渣碱度控制在1.8～2.4；
5)保证处理周期≥30min，搅拌周期至少2～3min；
6)精炼处理结束后，可以弱吹3～5min后上机浇注；
7)优化二冷水量：对于铸坯规格200～280mm×300～380mm的方坯，二冷水采用比水量由原来的0.4±0.1L/kg降低至0.3±0.1L/kg；目标拉速0.75±0.2m/min，恒拉速操作。
2.根据权利要求1所述的一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，其特征在于，所述步骤4)，LF炉根据入炉S和Ti含量，调整白灰加入量和钛铁加入量；入LF炉S质量百分比含量为0.005％～0.012％时，硅灰石加入量为1～4kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.012％～0.015％时，白灰加入量为1～2kg/t，硅灰石加入量为1～2kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.015％～0.020％时，白灰加入量为1.5～3kg/t，硅灰石加入量为1～3kg/t；入LF炉S质量百分比含量为0.020％～0.025％时，白灰加入量为3～4kg/t，硅灰石加入量为0～1kg/t。
3.根据权利要求1所述的一种控制焊丝钢连铸坯表面裂纹方法，其特征在于，所述焊丝钢由以下重量百分比的组分组成：C：0.03％～0.1％，Si：0.70％～1.0％，Mn：1.3％～1.7％，Ti：0.10％～0.30％，S：0.002％～0.020％，P≤0.015％，Ca＜0.0015％，AL＜0.025％，N＜0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
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