CN112011718B - 一种低铝高钛焊丝钢及其冶炼方法 - Google Patents

一种低铝高钛焊丝钢及其冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低铝高钛焊丝钢及其冶炼方法，包括以下步骤：步骤S1、转炉出钢脱氧合金化：转炉出钢时依次加入高硅硅锰、高纯硅铁进行脱氧合金化，再依次加入石灰、萤石；步骤S2、LF精炼：LF炉根据精炼渣流动性加入石灰和萤石；精炼第一次通电分多批次加入电石和硅铁粉进行渣面脱氧；通电一段时间后取样化验，并根据化验结果加入高纯硅铁和金属锰调整成分至目标值；合金加入后至精炼结束加入硅铁粉保持精炼渣还原性；精炼后期，一次性喂入钛铁线使钛含量至目标值，并根据化验结果硫含量补位硫磺线后进行软吹后上机连铸。本发明实现低铝高钛焊丝钢成分的稳定控制，同时大幅度提高低铝高钛焊丝钢的连续浇注的性能，降低生产成本。

Description

一种低铝高钛焊丝钢及其冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种低铝高钛焊丝钢及其冶炼方法。
背景技术
随着钢铁生产企业的下道用户对钢产品的质量要求不断提高，对焊丝的质量要求也随之提高。焊丝钢对成分要求非常严格，冶炼控制难度大。含钛焊接用钢是在普通焊接用钢的基础上加入钛和其他一些元素，可以减少焊接过程中的飞溅，焊缝金属塑性、韧性良好，电弧稳定柔和，焊缝成形美观。
含钛焊丝钢钛含量越高，焊丝的焊接性能也越好，但冶炼难度也随之增加，特别是在低碳低铝的情况下，冶炼过程主要存在下列问题：1）较低的碳含量控制，转炉出钢加入合金及精炼升温均会增加钢水的碳含量，成品碳含量需控制到0.05～0.07%；2）钛元素金属性较强，冶炼过程易被氧化，钛的收得率低且不稳定，特别是在低铝控制的情况下，钢水仅使用硅锰脱氧，很难稳定控制钛含量；3）钛元素极易氧化，在连铸过程中水口及塞棒容易聚集氧化钛夹杂物，造成水口、塞棒结瘤，无法连续生产，目前钛含量达到0.20%的焊丝钢主要采用模铸生产，连铸生产的浇注性很差，一般为2-4炉，很难稳定达到5炉以上。
CN103045946A（公开日：20130417）《一种高钛合金焊丝用钢及其制备方法》，该方法加入稀土元素，抑制了焊丝钢在连铸和焊接时钛氧化，控制成品钛含量≤0.18%，铝含量≤0.10%。该方法加入稀土元素，价格较高增加了炼钢的成本，同时该方法生产的焊丝钢钛含量不高为0.15~0.18%；出钢过程加入铝铁深脱氧，产品过程及成品铝含量较高，无法做到低铝控制。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种低铝高钛焊丝钢及其冶炼方法，是一种工艺简单、易控的冶炼方法，实现低铝高钛焊丝钢成分的稳定控制，同时大幅度提高低铝高钛焊丝钢的连续浇注的性能，降低生产成本。
本发明通过以下技术方案实现：一种低铝高钛焊丝钢冶炼方法，包括以下步骤：
步骤S1、转炉出钢脱氧合金化：转炉冶炼终点控制钢水中碳含量≤0.04%，钢水温度≥1600℃，转炉出钢时依次加入高硅硅锰、高纯硅铁进行脱氧合金化，再依次加入石灰、萤石；所述高硅硅锰的碳含量≤0.3%，硅含量为25.0～28.0%，锰含量为60.0～67.0%；所述高纯硅铁的铝含量≤0.03%，碳含量≤0.05%，硅含量≥75.0%；出完钢后，钢中的硅含量控制在0.70～0.80%，锰含量控制在1.35～1.45%，全铝含量控制≤0.004%；
步骤S2、LF精炼：精炼前期LF炉根据精炼渣流动性加入石灰和萤石，确保精炼渣具有良好的流动性；精炼第一次通电分多批次加入电石和硅铁粉进行渣面脱氧，过程氩气流量控制在120～180NL/min；通电一段时间后，优选的，通电12-17分钟取样化验，并根据化验结果加入高纯硅铁和金属锰调整成分至目标值；所述金属锰的碳含量≤0.05%，锰含量≥96.5%；合金加入后至精炼结束加入硅铁粉保持精炼渣还原性，过程氩气流量控制在40～80NL/min；精炼后期，一次性喂入钛铁线使钛含量至目标值，并根据化验结果硫含量补位硫磺线后进行软吹，氩气流量控制在15～25NL/min，软吹5～10min后上机连铸，所述钛铁线的铝含量≤0.6%，钛含量为65.0～75.0%；在喂入钛铁线后15-20min内大包开浇，连浇炉次过热度为35～50℃，以保证钢水的浇注性能。
上述方案中，所述步骤S1中，转炉出钢时加入的石灰总量为每吨钢水7.0～8.0kg，萤石总量为每吨钢水2.0～2.5kg。
上述方案中，所述步骤S1中，转炉出钢1/3时依次加入高硅硅锰、高纯硅铁进行脱氧合金化，再依次加入石灰、萤石，防止加入过早合金辅料在底部结块。
上述方案中，所述步骤S2中，精炼时加入的石灰总量为每吨钢水0～2.0kg，萤石总量为每吨钢水0～1.0kg。
上述方案中，所述步骤S2中，通电15分钟后取样化验。
上述方案中，所述步骤S2中，精炼前期成渣时间≤15min，精炼第一次通电加入的电石总量为每吨钢水0.2～0.4kg，硅铁粉总量为每吨钢水1.2～1.6kg；合金加入后至精炼结束加入的硅铁粉总量为每吨钢水0.4～0.6kg。
上述方案中，所述步骤S2所述步骤S2中合金加入后至精炼结束加入的硅铁粉总量为每吨钢水0.4～0.6kg。
一种根据所述低铝高钛焊丝钢冶炼方法得到的低铝高钛焊丝钢，所述低铝高钛焊丝钢的化学成分按照重量百分比计算： C：0.05～0.07%，Si：0.80～0.90%，Mn：1.48～1.55%，P≤0.018%，S：0.008～0.012%，Ti：0.18～0.23%，Al≤0.007%，Ca≤0.0010%，余量为Fe和不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的冶炼工艺可以将碳含量稳定控制在0.05～0.07%，铝含量稳定控制≤0.007%，硫含量稳定控制在0.008～0.012%，钛稳定控制在0.18～0.23%；本发明通过精炼后期一次性喂入钛铁线优化钛铁线喂入方式及时机，解决了水口和塞棒结瘤的问题，连浇炉数可达到16炉，同时轧材氧含量控制到≤20ppm，平均氧含量为15ppm。本发明是一种工艺简单、易控的冶炼方法，实现低铝高钛焊丝钢成分的稳定控制，同时大幅度提高低铝高钛焊丝钢的连续浇注的性能，降低生产成本。本发明所需要的均为转炉冶炼优钢常规设备，进一步降低生产成本。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。
实施例1：
一种低铝高钛焊丝钢冶炼方法，包括以下步骤：
1）50t顶底复吹转炉出钢：钢水量为54.3t，转炉终点C：0.035%，P：0.008%，终点温度：1623℃；出钢1/3后依次加入1167kg高硅硅锰，178kg高纯硅铁，以及402g石灰，103kg萤石；出钢时间2分25秒，出钢过程保持氩气开启；出钢完成后钢中的硅含量为0.77%，锰含量为1.40%，铝含量为0.0019%。
2）LF精炼工序过程：精炼过程补加98kg石灰，精炼第一次通电过程中渣面脱氧多批次加入20kg电石，60kg硅铁粉，过程氩气流量控制在120～180NL/min，通电15分钟后取样化验，并根据化验结果补加42kg高纯硅铁和75kg金属锰调整成分至目标值；合金加入后至精炼结束加入30kg硅铁粉保持精炼渣还原性，过程氩气流量控制在40～80NL/min；精炼结束后，一次性喂入770米钛铁线使钛含量至目标值，后进行软吹，根据化验结果再补喂13米硫磺线，氩气流量控制在15～25NL/min，软吹7min后上连铸机，出站温度为1577℃，喂入钛铁线后15min大包开浇，连浇第12炉，过热度为35℃。
3）得到的低铝高钛焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.07%，Si：0.88%，Mn：1.54%，P：0.009%，S：0.010%，Ti：0.18%，Al：0.005%，Ca：0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质；轧材氧含量为18ppm，并且本组连浇炉数达到了15炉。
实施例2：
一种低铝高钛焊丝钢冶炼方法，包括以下步骤：
1）50t顶底复吹转炉出钢：钢水量为55.55t，转炉终点C：0.026%，P：0.014%，终点温度：1624℃；出钢1/3后依次加入1178kg高硅硅锰，164kg高纯硅铁，以及402kg石灰，102kg萤石；出钢时间2分17秒，出钢过程保持氩气开启；出钢完成后钢中的硅含量为0.75%，锰含量为1.39%，铝含量为0.0026%。
2）LF精炼工序过程：精炼过程补加114kg石灰，精炼第一次通电过程中渣面脱氧多批次加入20kg电石，60kg硅铁粉，过程氩气流量控制在120～180NL/min，通电15分钟后取样化验，并根据化验结果补加20kg高纯硅铁和55kg金属锰调整成分至目标值；合金加入后至精炼结束加入30kg硅铁粉保持精炼渣还原性，过程氩气流量控制在40～80NL/min；精炼结束后，一次性喂入906米钛铁线使钛含量至目标值，后进行软吹，根据化验结果再补喂25米硫磺线，氩气流量控制在15～25NL/min，软吹9min后上连铸机，出站温度为1580℃，喂入钛铁线后18min大包开浇，连浇第8炉，过热度为40℃。
3）得到的低铝高钛焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.06%，Si：0.87%，Mn：1.52%，P：0.015%，S：0.009%，Ti：0.22%，Al：0.005%，Ca：0.0003%，余量为Fe和不可避免的杂质；轧材氧含量为15ppm，并且本组连浇炉数达到了16炉。
实施例3：
一种低铝高钛焊丝钢冶炼方法，包括以下步骤：
1）50t顶底复吹转炉出钢：钢水量为54.90t，转炉终点C：0.029%，P：0.012%，终点温度：1633℃；出钢1/3后依次加入1164kg高硅硅锰，169kg高纯硅铁，以及410kg石灰，103kg萤石；出钢时间2分16秒，出钢过程保持氩气开启；出钢完成后钢中的硅含量为0.71%，锰含量为1.35%，铝含量为0.0035%。
2）LF精炼工序过程：精炼过程补加159.87kg石灰，精炼第一次通电过程中渣面脱氧多批次加入20kg电石，70kg硅铁粉，过程氩气流量控制在120～180NL/min，通电15分钟后取样化验，并根据化验结果补加45kg高纯硅铁和70kg金属锰调整成分至目标值；合金加入后至精炼结束加入30kg硅铁粉保持精炼渣还原性，过程氩气流量控制在40～80NL/min；精炼结束后，一次性喂入900米钛铁线使钛含量至目标值，后进行软吹，根据化验结果再补喂20米硫磺线，氩气流量控制在15～25NL/min，软吹8min后上连铸机，出站温度为1588℃，喂入钛铁线后19min大包开浇，连浇第3炉，过热度为48℃。
3）得到的低铝高钛焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.05%，Si：0.82%，Mn：1.51%，P：0.014%，S：0.008%，Ti：0.23%，Al：0.006%，Ca：0.0003%，余量为Fe和不可避免的杂质；轧材氧含量为18ppm，并且本组连浇炉数达到了16炉。
实施例4：
一种低铝高钛焊丝钢冶炼方法，包括以下步骤：
1）50t顶底复吹转炉出钢：钢水量为51.2t，转炉终点C：0.031%，P：0.012%，终点温度：1623℃；出钢1/3后依次加入1163kg高硅硅锰，196kg高纯硅铁，以及402kg石灰，101kg萤石；出钢时间3分钟，出钢过程保持氩气开启；出钢完成后钢中的硅含量为0.80%，锰含量为1.45%，铝含量为0.0031%。
2）LF精炼工序过程：精炼过程补加106kg石灰，36kg萤石，精炼第一次通电过程中渣面脱氧多批次加入20kg电石，60kg硅铁粉，过程氩气流量控制在120～180NL/min，通电15分钟后取样化验，并根据化验结果补加10kg高纯硅铁和15kg金属锰调整成分至目标值；合金加入后至精炼结束加入40kg硅铁粉保持精炼渣还原性，过程氩气流量控制在40～80NL/min；精炼结束后，一次性喂入840米钛铁线使钛含量至目标值，后进行软吹，根据化验结果再补喂23米硫磺线，氩气流量控制在15～25NL/min，软吹8min后上连铸机，出站温度为1592℃，喂入钛铁线后20min大包开浇，连浇第9炉，过热度为50℃。
3）得到的低铝高钛焊丝钢的化学成分按重量百分比为：C：0.06%，Si：0.89%，Mn：1.50%，P：0.013%，S：0.008%，Ti：0.22%，Al：0.007%，Ca：0.0003%，余量为Fe和不可避免的杂质；轧材氧含量为14ppm，并且本组连浇炉数达到了15炉。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低铝高钛焊丝钢冶炼方法，其特征在于，所述低铝高钛焊丝钢的化学成分按照重量百分比计算： C：0.05～0.07%，Si：0.80～0.90%，Mn：1.48～1.55%，P≤0.018%，S：0.008～0.012%，Ti：0.18～0.23%，Al≤0.007%，Ca≤0.0010%，余量为Fe和不可避免的杂质；该方法包括以下步骤：
步骤S1、转炉出钢脱氧合金化：
转炉冶炼终点控制钢水中碳含量≤0.04%，钢水温度≥1600℃，转炉出钢时依次加入高硅硅锰、高纯硅铁进行脱氧合金化，再依次加入石灰、萤石；所述高硅硅锰的碳含量≤0.3%，硅含量为25.0～28.0%，锰含量为60.0～67.0%；所述高纯硅铁的铝含量≤0.03%，碳含量≤0.05%，硅含量≥75.0%；转炉出钢时加入的石灰总量为每吨钢水7.0～8.0kg，萤石总量为每吨钢水2.0～2.5kg；
出完钢后，钢中的硅含量控制在0.70～0.80%，锰含量控制在1.35～1.45%，全铝含量控制≤0.004%；
步骤S2、LF精炼：
精炼前期LF炉根据精炼渣流动性加入石灰和萤石；精炼前期成渣时间≤15min，精炼第一次通电分多批次加入电石和硅铁粉进行渣面脱氧，精炼第一次通电加入的电石总量为每吨钢水0.2～0.4kg，硅铁粉总量为每吨钢水1.2～1.6kg，过程氩气流量控制在120～180NL/min；通电12-17分钟后取样化验，并根据化验结果加入高纯硅铁和金属锰调整成分至目标值；所述金属锰的碳含量≤0.05%，锰含量≥96.5%；合金加入后至精炼结束加入硅铁粉保持精炼渣还原性，过程氩气流量控制在40～80NL/min；
精炼后期，一次性喂入钛铁线使钛含量至目标值，并根据化验结果硫含量补位硫磺线后
进行软吹，氩气流量控制在15～25NL/min，软吹5～10min后上机连铸；所述钛铁线的铝含量≤0.6%，钛含量为65.0～75.0%；在喂入钛铁线后15-20min内大包开浇，连浇炉次过热度为35～50℃。
2.根据权利要求1所述的低铝高钛焊丝钢冶炼方法，其特征在于，所述步骤S1中，转炉出钢1/3时依次加入高硅硅锰、高纯硅铁进行脱氧合金化，再依次加入石灰、萤石。
3.根据权利要求1所述的低铝高钛焊丝钢冶炼方法，其特征在于，所述步骤S2中，精炼时加入的石灰总量为每吨钢水0～2.0kg，萤石总量为每吨钢水0～1.0kg。
4.根据权利要求1所述的低铝高钛焊丝钢冶炼方法，其特征在于，所述步骤S2中，通电15分钟后取样化验。
5.根据权利要求1所述的低铝高钛焊丝钢冶炼方法，其特征在于，所述步骤S2中合金加入后至精炼结束加入的硅铁粉总量为每吨钢水0.4～0.6kg。
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