CN113278881A - 一种高强度合金焊丝钢盘条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强度合金焊丝钢盘条及其制备方法，属于焊接用钢技术领域。本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条，按质量百分比计，包括：C0.060～0.100％、Si0.85～0.95％、Mn1.45～1.55％、Cr0.30～0.40％、V0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B0.0020～0.0040％、Ti0.10～0.15％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。本发明通过优化设计盘条各化学成分控制范围，所产盘条化学成分稳定、盘条通条性好，盘条拉拔过程断丝率低，盘条拉拔效果良好。

Description

一种高强度合金焊丝钢盘条及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊接用钢技术领域，尤其涉及一种高强度合金焊丝钢盘条及其制备方法。
背景技术
高强度级别合金焊丝主要用于大型结构件、重型机械、压力容器、输送管道、海洋平台以及特殊用途设备的的焊接。因高强度级别合金焊丝中含有特殊的化学元素，易存在化学成分不稳定、轧材力学性能通条性差、盘条内部异常组织比例高缺陷。受母材盘条质量影响，导致拉拔过程断丝率高正常生产困难，下游焊丝生产企业生产被动。为了提高合金焊丝的力学性能，通常需要加入添加Cr、Ni、Mo和Ti等贵重金属，降低合金中Si元素的含量，来制备高强度的合金焊丝，例如专利(CN111172460A-一种600MPa级屈服强度焊丝用钢盘条及其生产方法)，并且焊丝用钢盘条虽然具有很高的屈服强度，但是抗拉强度一般，在进行拉拔过程中依然存在断丝率高的问题，且贵重金属用量高导致成本增加，并不能满足实际的应用。
因此，需要提供一种重金属用量少、抗拉强度和屈服强度高、断丝率低的合金焊丝钢盘条。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度合金焊丝钢盘条及其制备方法，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条在具有较高的屈服强度和抗拉强度前提下，在进行拉拔的过程中不易发生断丝的问题，生产效率高，同时合金焊丝钢盘条中贵重金属含量少，生产成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高强度合金焊丝钢盘条，按质量百分比计，包括：C 0.060～0.100％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
优选地，按质量百分比计，包括：C 0.080％、Si 0.90％、Mn 1.50％、Cr 0.35％、V0.035％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.13％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
本发明提供了上述技术方案所述高强度合金焊丝钢盘条的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铁水和废钢混合后依次进行转炉冶炼和合金化，得到粗炼钢液；所述铁水的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.130％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe；所述废钢的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.045％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe；所述合金化为向所述转炉冶炼得到的熔体中依次加入硅锰合金、硅铁、微碳铬铁和钒铁合金；
(2)对所述步骤(1)得到的粗炼钢液进行精炼，得到半精炼钢液；
(3)向所述步骤(2)得到的半精炼钢液中依次加入硼铁合金和钛铁合金，得到精炼钢液；
(4)对所述步骤(3)得到的精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯；
(5)对所述步骤(4)得到的铸坯进行轧制，得到高强度合金焊丝钢盘条。
优选地，所述步骤(1)中铁水和废钢的质量比为1：(0.1～0.2)。
优选地，按质量百分比计，所述步骤(1)中粗炼钢液的成分包括C 0.060～0.070％、Si 0.75～0.80％、Mn 1.40～1.45％、P≤0.015％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、N≤0.0020％和余量的铁。
优选地，按质量百分比计，所述步骤(2)中半精炼钢液的成分包括C 0.060～0.090％、Si 0.80～0.85％、Mn 1.40～1.45％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、N≤0.0025％和余量的铁。
优选地，所述步骤(3)中的钛铁合金包括Ti70合金和Ti30合金。
优选地，按质量百分比计，所述步骤(3)中精炼钢液的成分包括C 0.060～0.10％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、O≤0.0020％、N≤0.0030％和余量的铁。
优选地，所述步骤(5)中轧制时的均热段温度为1100℃～1140℃，进精轧温度为880℃～920℃，吐丝温度为870℃～890℃。
优选地，所述步骤(5)中轧制时的首段辊道速度为0.10～0.20m/s，末段辊道速度为0.30～0.40m/s。
本发明提供了一种高强度合金焊丝钢盘条，按质量百分比计，包括：C 0.060～0.100％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。本发明通过优化设计盘条各化学成分控制范围，所产盘条化学成分稳定、盘条性能通条性好，盘条拉拔过程断丝率低。如本发明实施例测试结果所示，盘条力学性能指标稳定，屈服强度470～520MPa、抗拉强度730～780MPa、伸长率≥25％、面缩≥55％，盘条强度通条差≤35MPa，盘条组织为铁素体+珠光体。
本发明还提供了一种高强度合金焊丝钢盘条的制备方法，通过细化控制生产过程中的操作参数，生产方法操作简单、适宜工业化生产，生产的盘条拉拔效果良好。如本发明实施例测试结果所示，本发明生产0.8-1.2mm规格焊丝断丝率≤0.100次/吨。
具体实施方式
本发明提供了一种高强度合金焊丝钢盘条，按质量百分比计，包括：C 0.060～0.100％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括0.060～0.100％的C，优选为0.080～0.090％。本发明通过加入少量的碳元素，确保成品焊丝焊接焊缝的强度。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括0.85～0.95％的Si，优选为0.90～0.92％。发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括1.45～1.55％的Mn，优选为1.50～1.52％。本发明通过一定量的硅、锰元素能够提高焊缝的屈服点和抗拉强度。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括0.30～0.40％的Cr，优选为0.35～0.37％。本发明通过一定量的铬元素能够提高焊缝的强度。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括0.030～0.040％的V，优选为0.035～0.037％。本发明通过一定量的矾元素能够细化晶粒，提高焊缝的强度和屈服比，消除硅元素带来的韧性和塑性降低的不利影响。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括0.0020～0.0040％的B，优选为0.0025～0.0028％。本发明通过引入微量B元素能够提高焊缝的淬透性，促进焊缝形成强化组织。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括0.10～0.15％的Ti，优选为0.12～0.13％。本发明通过加入一定量的钛元素能够细化焊缝组织、缩小焊接热影响区，稳定焊缝强度。
按质量百分比计，本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条包括P≤0.015％、S≤0.015％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％和Mo≤0.10％。本发明通过降低杂质元素的含量，能够进一步提高合金的力学性能。
本发明提供的高强度合金焊丝钢盘条具有较高的屈服强度和抗拉强度，同时合金焊丝钢盘条中贵重金属含量少，生产成本低。
本发明提供了上述技术方案所述高强度合金焊丝钢盘条的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铁水和废钢混合后依次进行转炉冶炼和合金化，得到粗炼钢液；所述铁水的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.130％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe；所述废钢的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.045％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的铁；所述合金化为向所述转炉冶炼得到的熔体中依次加入硅锰合金、硅铁、微碳铬铁和钒铁合金；
(2)对所述步骤(1)得到的粗炼钢液进行精炼，得到半精炼钢液；
(3)向所述步骤(2)得到的半精炼钢液中依次加入硼铁合金和钛铁合金，得到精炼钢液；
(4)对所述步骤(3)得到的精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯；
(5)对所述步骤(4)得到的铸坯进行轧制，得到高强度合金焊丝钢盘条。
本发明将铁水和废钢混合后依次进行转炉冶炼和合金化，得到粗炼钢液。
在本发明中，所述铁水的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.130％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe，优选包括S≤0.035％、P≤0.100％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
在本发明中，所述废钢的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.045％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的铁，优选包括S≤0.035％、P≤0.040％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的铁。
在本发明中，所述铁水和废钢的质量比优选为1：(0.1～0.2)，更优选为1：(0.15～0.2)。本发明采用铁水和废钢作为原料，能够降低生产成本，将铁水和废钢的成分限定在上述范围内，可以进一步降低杂质元素的含量。
在本发明中，所述转炉冶炼终点的温度优选为1620～1640℃，更优选为1630℃。本发明将温度控制在上述范围内，可以降低转炉冶炼终点熔体中的游离氧含量以及氮含量。
在本发明中，所述转炉冶炼优选在氩气气氛中进行，所述氩气气氛优选为底吹氩气，所述底吹氩气的底吹流量优选为400～450Nm3/h，更优选为430Nm3/h。本发明通过在氩气气氛中进行转炉冶炼，目的是降低钢水冶炼终点的氮含量。本发明对所述转炉冶炼的其他操作没有特殊限定，只要保证转炉冶炼得到的熔体中C 0.05～0.06％、P≤0.012％、Ni≤0.10％、S≤0.030％和Cu≤0.010％即可。
转炉冶炼结束后，本发明优选将转炉冶炼得到的熔体转移到钢包中进行合金化，得到粗炼钢液。在本发明中，所述合金化为向所述转炉冶炼得到的熔体中依次加入硅锰合金、硅铁、微碳铬铁和钒铁合金。本发明优选在熔体的转移过程中进行合金化，所述合金化的时机优选为熔体转移1/5～1/3时，更优选为1/4。本发明对所述硅锰合金、硅铁、微碳铬铁和钒铁合金的具体成分和用量没有特殊的限定，能够使粗炼钢液的成分符合要求即可。本发明在熔体转移过程中进行合金化，可以使合金的成分更加均匀。
本发明优选在出钢前对所述钢包进行预处理，所述预处理优选为对钢包进行氩气排空。在本发明中，所述氩气排空的时间优选为1～2min。在本发明中，所述出钢前采用氩气排空能够将钢包内空气排出，降低钢液的增氧和增氮。
在本发明中，所述钢包优选为正常连续周转的红包。
在本发明中，所述转炉冶炼得到的熔体转移到钢包的总时间优选为3～4min，更优选为3.5min。本发明通过快速转移熔体，可以减少熔体与空气的接触时间减少吸氧吸氮，同时减少出钢过程中的下渣量。
在本发明中，按质量百分比计，所述粗炼钢液的成分优选包括C 0.060～0.070％、Si 0.75～0.80％、Mn 1.40～1.45％、P≤0.015％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、N≤0.0020％和余量的铁，优选为C 0.065％、Si0.78％、Mn 1.43％、P≤0.015％、Cr 0.35％、V 0.035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、N≤0.0020％和余量的铁。
得到粗炼钢液后，本发明对所述粗炼钢液进行精炼，得到半精炼钢液。
在本发明中，所述精炼优选为向所述粗炼钢液中依次加入石灰和扩散脱氧剂。
在本发明中，所述石灰的用量优选为粗炼钢液质量的0.5～0.7％，更优选为0.6％。本发明在粗炼钢液中添加石灰能够减少进一步去除钢液中的杂质。
加入石灰后，本发明优选对加入石灰得到的产物依次进行吹氩搅拌和电极加热；所述吹氩搅拌的时间优选为2～5min，更优选为3min。本发明对所述吹氩搅拌中的氩气流量没有特殊的限定，保证钢液液面波动，但避免钢液发生剧烈翻腾即可。在本发明中，所述吹氩搅拌的时间在上述范围内时能够促进精炼早成渣、便于精炼电极埋弧，减少钢液增氧、增氮。
在本发明中，所述电极加热的时间优选为10～15min，更优选为10～12min；所述扩散脱氧剂优选在电极加热过程中加入；所述扩散脱氧剂加入时优选进行吹氩搅拌；所述扩散脱氧剂优选为硅铁粉，所述硅铁粉的用量优选为粗炼钢液质量的0.08～0.10％，更优选为0.09％。本发明对所述吹氩搅拌中的氩气流量没有特殊的限定，保证钢液液面波动，但避免钢液发生剧烈翻腾即可。本发明对所述电极加热的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的电极加热操作即可。本发明对所述扩散脱氧剂加入的具体时机没有特殊的限定，只要在电极加热过程中加入即可。本发明对所述硅铁粉的组分没有特殊的限定，能够使生成的精炼渣为灰白渣状态，且控制精炼终渣R1.5～2.0，(MnO+FeO)<1％即可。本发明在上述条件下进行钢水精炼，可以防止钢液吸氧吸氮，最大限度的降低钢水中夹杂物含量。
在本发明中，按质量百分比计，所述半精炼钢液的成分优选包括C 0.060～0.090％、Si 0.80～0.85％、Mn 1.40～1.45％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、N≤0.0025％和余量的铁；所述半精炼钢液中氧活度优选≤10ppm，更优选≤8ppm。
得到半精炼钢液后，本发明向所述半精炼钢液中依次加入硼铁合金和钛铁合金，得到精炼钢液。
在本发明中，所述半精炼钢液的温度优选为1590～1600℃，更优选为1600℃。本发明通过控制半精炼钢液的温度，可以使加入的硼铁合金和钛铁合金快速熔化。
本发明对所述硼铁合金的用量没有特殊的限定，能够使钢液中B元素的质量含量达到0.0020～0.0040％即可。
本发明优选加入硼铁合金后吹氩2～5min，更优选为3min。本发明通过加入硼铁合金并吹氩，可以利用B元素脱除钢液局部死区的高势氮，进一步降低钢液的整体氮含量。
在本发明中，所述钛铁合金优选包括Ti70合金和Ti30合金；所述Ti70合金的成分按质量百分比计优选为Ti 70～75％、Al≤2.5％和余量的Fe；所述Ti30合金的成分按质量百分比计优选为Ti 30～35％、Al≤7.5％和余量的Fe。本发明对所述钛铁合金的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述钛铁合金的加入方式优选为依次加入Ti70合金和Ti30合金。在本发明中，所述Ti70合金和Ti30合金的加入量优选为按照化学元素Ti控制目标范围的50％分别配加。本发明采用Ti70合金和Ti30合金进行精炼，可以在提高钛元素吸收率的同时降低钢液中的Al2O3的生成量，减少高价合金的使用量，提高钢液的可浇性。
本发明优选在加入钛铁合金后进行软吹，所述软吹的时间优选为12～15min，更优选为13.5min；所述软吹采用的气体优选为氩气。本发明对所述软吹中的氩气流量没有特殊的限定，保证钢液液面波动，但避免钢液发生剧烈翻腾即可。本发明通过采用氩气软吹，可以最大限度的促使夹杂物上浮。
本发明优选在软吹结束后对钢液进行取样，测试钢液的成分是否符合要求，不符合要求时优选补加合金化物料，并软吹氩3min。本发明通过测试和补加合金化物料，可以保证精炼钢液的化学成分符合要求。
在本发明中，按质量百分比计，所述精炼钢液的成分优选包括C 0.060～0.10％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、O≤0.0020％、N≤0.0030％和余量的铁，更优选为C 0.080％、Si 0.90％、Mn1.50％、Cr 0.35％、V 0.035％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、O≤0.0020％、N≤0.0030％和余量的铁。
得到精炼钢液后，本发明对所述精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯。
在本发明中，所述浇铸优选采用中间包塞棒吹氩工艺进行浇铸。本发明对所述中间包塞棒吹氩工艺没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的中间包塞棒吹氩工艺即可。在本发明中，采用中间包塞棒吹氩工艺进行浇铸不仅能够对钢液起到搅拌及净化作用，还能防止塞棒堵塞，保证连铸生产更加顺利地进行。
本发明优选在转移时加入覆盖剂，所述覆盖剂的成分按质量百分比计优选包括：C≤2.0％、CaO 40～43％、SiO2 35～38％、Al2O3 10～12％、MgO 3～4％、CaF 2～3％和余量的杂质。本发明对所述覆盖剂的具体用量没有特殊的限定，将渣面厚度控制在20～30mm即可。本发明对所述覆盖剂的加入时间没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明采用低碳覆盖剂，可以防止钢液与空气接触，同时减少浇铸过程中的钢水增碳量。
在本发明中，按质量百分比计，所述中间包钢液的成分优选包括C 0.060～0.100％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
得到中间包钢液后，在本发明中，所述浇铸优选在电磁搅拌条件下进行；所述电磁搅拌优选为结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌；所述结晶器电磁搅拌的电流优选为300～320A，所述结晶器电磁搅拌的频率优选为3～7Hz；所述末端电磁搅拌的电流优选为300～320A，所述末端电磁搅拌的频率优选为3～7Hz；所述中间包钢液的过热度优选为25～35℃，更优选为30℃。所述铸坯的拉速优选为2.0～2.2m/min；所述结晶器的坯型优选为160×160mm。在本发明中，通过采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌组合的搅拌方式、控制中间包钢液过热度以及铸坯拉速的范围，能够改善铸坯中心偏析和疏松的问题，同时确保浇铸顺利进行。
在本发明中，所述浇铸时结晶器优选采用焊接用钢专用保护渣，所述焊接用钢专用保护渣的厚度优选为10～15mm。本发明采用焊接用钢专用保护渣对钢液进行保护，可以减少钢液对氮和氧的吸附。
全保护浇铸结束后，本发明优选采用气雾冷却方式对二冷区的铸坯进行冷却。在本发明中，所述气雾冷却的比水量优选为0.4～0.6L/t，更优选为0.5L/t。本发明采用气雾冷却的方式可以提高铸坯内部化学成分的均匀性。
得到铸坯后，本发明对所述铸坯进行轧制，得到高强度合金焊丝钢盘条。在本发明中，所述高强度合金焊丝钢盘条的规格优选为5.5mm。
本发明优选将所述铸坯加热后进行轧制。在本发明中，所述加热的温度优选为1100℃～1140℃，更优选为1120℃。本发明通过控制对铸坯加热温度控制范围，便于后续生产过程中的控轧和控冷。
在本发明中，所述轧制优选包括精轧温度控制、吐丝温度控制、散冷辊道首末段辊道速度以及盘条在散冷辊道冷却速度控制、集卷温度控制。在本发明中，所述精轧的温度优选为880℃～920℃，更优选为890～910℃；所述吐丝的温度优选为870℃～890℃，更优选为880℃；所述吐丝后的首段辊道速度优选为0.10～0.20m/s，更优选为0.15m/s；所述末段辊道速度优选为0.30～0.35m/s，更优选为0.33m/s；所述散冷辊道冷却的速度优选为0.5～0.7℃/min，更优选为0.6℃/min；所述集卷温度优选为500～530℃。
本发明将精轧温度控制、吐丝温度控制、散冷辊道首末段辊道速度以及盘条在散冷辊道冷却速度、集卷温度控制在上述范围内，可以防止盘条内部产生硬相组织，确保盘条内部组织均匀性。
轧制完成后，本发明优选将所述轧制的产物集卷冷却至室温，得到高强度合金焊丝钢盘条。本发明对所述集卷的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的集卷方式即可。
本发明提供的高强度级别合金焊丝钢盘条的制备方法，通过细化控制生产过程中的操作参数，所产盘条化学成分稳定、盘条性能通条性好，盘条拉拔过程断丝率低，得到的盘条力学性能指标稳定，屈服强度470～520MPa、抗拉强度730～780MPa、伸长率≥25％、面缩≥55％，盘条强度通条差≤35MPa。如本发明实施例测试结果所示，采用本发明提供的一种高强度级别合金焊丝钢盘条及其制备方法生产的盘条拉拔效果良好，生产0.8～1.2mm规格焊丝断丝率≤0.100次/吨，而且本发明提供的生产方法操作简单、适宜工业化生产。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
生产设备包括：采用80t转炉冶炼、80tLF精炼炉、6机/6流连铸机(R9m、160mm*160mm)、
Figure BDA0003023769610000101
连续式线材轧制生产线生产
Figure BDA0003023769610000102
规格盘条。
高强度合金焊丝钢盘条的制备方法：
(1)将铁水和废钢加入转炉中进行冶炼，得到熔体；转炉冶炼过程全程底吹氩气，底吹流量为400m3/h；
所述铁水的化学成分按质量百分比计为：S 0.040％、P 0.130％、Cr 0.05％、Ni0.05％、Cu 0.05％、Mo 0.02％和余量的Fe；所述废钢的化学成分按质量百分比计为：S0.040％、P 0.040％、Cr 0.05％、Ni 0.04％、Cu 0.02％、Mo 0.01％和余量的Fe；所述铁水和废钢的质量比为1：0.1；所述熔体中C 0.050％、P 0.012％、S 0.030％、Ni 0.05％、Cu0.05％；
(2)在所述熔体出钢1/5时依次加入硅锰合金和硅铁进行合金化，得到粗炼钢液；其中，出钢温度为1620℃，出钢使用钢包，出钢前钢包氩气排空1min，出钢时间为3min；所述粗炼钢液中C 0.060％、Si 0.75％、Mn 1.40％、P 0.015％、Cr 0.30％、Ni 0.05％、Cu0.05％、V 0.03％、N 0.0020％和余量的铁；
(3)向所述粗炼钢液中加入400kg石灰后进行吹氩搅拌，吹氩搅拌3min后进行电极加热，在电极加热过程中陆续加入65kg硅铁粉进行渣面扩散脱氧，电极加热10min，精炼渣碱度R1.52，(MnO+FeO)0.92％，得到半精炼钢液；其中，精炼和扩散脱氧均在送电和吹氩条件下进行；
所述石灰的用量为粗炼钢液质量的0.5％；所述硅铁粉的用量为粗炼钢液质量的0.08％；所述半精炼钢液的成分按质量百分比计为：C 0.060％、Si 0.80％、Mn 1.42％、P0.015％、S 0.015％、Cr 0.30％、Ni 0.005％、Cu 0.05％、V 0.03％、N 0.0025％和余量的铁，氧活度10ppm。
(4)在吹氩条件下，向1590℃的半精炼钢液中先加入硼铁合金，钢液中B元素的质量含量为0.0030％，再依次加入Ti70合金和Ti30合金后进行软吹氩12min，得到精炼钢液；所述Ti70合金和Ti30合金的加入使钢液中Ti元素的质量含量为0.10％，Ti70合金中Ti元素的质量含量为精炼钢液中Ti元素质量含量的50％(即0.05％)；Ti30合金中Ti元素的质量含量为精炼钢液中Ti元素质量含量的50％(即0.05％)；其中，所述Ti70合金的成分按质量百分比计为Ti 70％、Al 2.5％和余量的Fe；所述Ti30合金的成分按质量百分比计为Ti 30％、Al 7.5％和余量的Fe；
其中，所述精炼钢液的成分按质量百分比计为C 0.060％、Si 0.85％、Mn 1.45％、P 0.015％、S 0.015％、Cr 0.30％、Ni 0.005％、Cu 0.05％、V 0.03％、B 0.0030％、Ti0.10％、O 0.0020％、N 0.0028％和余量的铁；
所述粗炼钢液得到精炼钢液的时间为40min；
(5)采用中包塞棒吹氩对所述精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯；
具体操作为：将所述精炼钢液转移至中间包，得到中间包钢液；再将所述中间包钢液浇铸至结晶器内，气雾冷却后得到铸坯；
其中，在所述精炼钢液转移至中间包时在中间包加入覆盖剂，覆盖剂的成分按质量百分比计为：C 2.0％、CaO 43％、SiO2 35％、Al2O3 10％、MgO 3％、CaF 3％和余量的杂质，将渣面厚度控制在20～30mm；中间包钢液的过热度控制在25℃；所述中间包钢液的化学成分按质量百分比计为：C 0.060％、Si 0.85％、Mn 1.45％、P 0.015％、S 0.015％、Cr0.30％、Ni 0.005％、Cu 0.05％、V 0.03％、B 0.0020％、Ti 0.10％、O 0.0025％、N0.0034％、Mo≤0.10％和余量的铁；
浇铸时采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌；所述结晶器电磁搅拌的电流为300A，频率为7Hz；所述末端电磁搅拌的电流为320A，频率为3Hz；铸坯的拉速为2.0m/min；采用焊接用钢专用保护渣，控制焊接用钢专用保护渣的厚度为10mm；比水量为0.5L/吨。
(6)对所述铸坯进行轧制，得到5.5mm规格的合金焊丝钢盘条；
其中，合金焊丝钢盘条的化学成分按质量百分比计为：C 0.060％、Si 0.85％、Mn1.45％、P 0.015％、S 0.015％、Cr 0.30％、Ni 0.005％、Cu 0.05％、V 0.03％、B0.0020％、Ti 0.10％、O 0.0025％、N 0.0034％、Mo≤0.10％和余量的铁；
所述轧制的参数包括：加热炉均热段温度为1100℃；轧制包括依次进行的精轧和吐丝：精轧温度为880℃，吐丝温度为870℃，风机全关，保温罩全部关闭其接缝处用耐火石棉网密封。吐丝的首段辊道速度为0.15m/s，末段辊道速度为0.33m/s。盘条冷却速度控制在0.5℃/min，轧制的产物冷却至500℃集卷冷却到室温。
实施例2
生产设备包括：采用80t转炉冶炼、80tLF精炼炉、6机/6流连铸机(R9m、160mm*160mm)、
Figure BDA0003023769610000121
连续式线材轧制生产线生产
Figure BDA0003023769610000122
规格盘条。
高强度合金焊丝钢盘条的制备方法：
(1)将铁水和废钢加入转炉中进行冶炼，得到熔体；转炉冶炼过程全程底吹氩气，底吹流量为420m3/h；
所述铁水的化学成分按质量百分比计为：S 0.038％、P 0.125％、Ni 0.03％、Cu0.02％、Mo 0.03％和余量的Fe；所述废钢的化学成分按质量百分比计为：S 0.035％、P0.42％、Ni 0.03％、Cu 0.01％、Mo 0.02％和余量的Fe；所述铁水和废钢的质量比为1：0.15；所述熔体中C 0.055％、P 0.010％、S 0.025％、Ni 0.03％、Cu 0.04％；
(2)在所述熔体出钢1/4时依次加入硅锰合金和硅铁进行合金化，得到粗炼钢液；其中，出钢温度为1630℃，出钢使用钢包，出钢前钢包氩气排空1.7min，出钢时间为4min；所述粗炼钢液中C 0.065％、Si 0.77％、Mn 1.43％、P 0.012％、Cr 0.35％、Ni 0.03％、Cu0.03％、V 0.035％、N 0.0018％和余量的铁；
(3)向所述粗炼钢液中加入496kg石灰后进行吹氩搅拌，吹氩搅拌5min后进行电极加热，在电极加热过程中陆续加入72kg硅铁粉进行渣面扩散脱氧，电极加热15min，精炼渣碱度R1.7，(MnO+FeO)0.80％，得到半精炼钢液；其中，精炼和扩散脱氧均在送电和吹氩条件下进行；
所述石灰的用量为粗炼钢液质量的0.62％；所述硅铁粉的用量为粗炼钢液质量的0.09％；所述半精炼钢液的成分按质量百分比计为：C 0.080％、Si 0.82％、Mn 1.43％、P0.012％、S 0.010％、Cr 0.35％、Ni 0.003％、Cu 0.03％、V 0.035％、N 0.0022％和余量的铁，氧活度6ppm。
(4)在吹氩条件下，向1594℃的半精炼钢液中先加入硼铁合金，钢液中B元素的质量含量为0.0035％，再依次加入Ti70合金和Ti30合金后进行软吹氩13.5min，得到精炼钢液；；所述Ti70合金和Ti30合金的加入使钢液中Ti元素的质量含量为0.13％，Ti70合金中Ti元素的质量含量为精炼钢液中Ti元素质量含量的50％(即0.065％)；Ti30合金中Ti元素的质量含量为精炼钢液中Ti元素质量含量的50％(即0.065％)；其中，所述Ti70合金的成分按质量百分比计为Ti 72％、Al 2.2％和余量的Fe；所述Ti30合金的成分按质量百分比计为Ti33％、Al 7.0％和余量的Fe；
其中，所述精炼钢液的成分按质量百分比计为C 0.080％、Si 0.90％、Mn 1.50％、P 0.012％、S 0.010％、Cr 0.35％、Ni 0.003％、Cu 0.03％、V 0.035％、B 0.0030％、Ti0.13％、O 0.0018％、N 0.0027％和余量的铁；
所述粗炼钢液得到精炼钢液的时间为43min；
(5)采用中包塞棒吹氩对所述精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯；
具体操作为：将所述精炼钢液转移至中间包，得到中间包钢液；再将所述中间包钢液浇铸至结晶器内，气雾冷却后得到铸坯；
其中，在所述精炼钢液转移至中间包时在中间包加入覆盖剂，覆盖剂的成分按质量百分比计为：C1.95％、CaO 40％、SiO2 38％、Al2O3 11％、MgO 3％、CaF 2％和余量的杂质，将渣面厚度控制在20～30mm；中间包钢液的过热度控制在35℃；所述中间包钢液的化学成分按质量百分比计为：C 0.080％、Si 0.90％、Mn 1.50％、P 0.012％、S 0.010％、Cr0.35％、Ni 0.003％、Cu 0.03％、V 0.035％、B 0.0030％、Ti 0.13％、O 0.0021％、N0.0031％、Mo≤0.10％和余量的铁；
浇铸时采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌；所述结晶器电磁搅拌的电流为300A，频率为7Hz；所述末端电磁搅拌的电流为320A，频率为3Hz；铸坯的拉速为2.2m/min；采用焊接用钢专用保护渣，控制焊接用钢专用保护渣的厚度为12mm；比水量为0.5L/吨。
(6)对所述铸坯进行轧制，得到5.5mm规格的合金焊丝钢盘条；
其中，合金焊丝钢盘条的化学成分按质量百分比计为：C 0.080％、Si 0.90％、Mn1.50％、P 0.012％、S 0.010％、Cr 0.35％、Ni 0.003％、Cu 0.03％、V 0.035％、B0.0030％、Ti 0.13％、O 0.0021％、N 0.0031％、Mo≤0.10％和余量的铁；
所述轧制的参数包括：加热炉均热段温度为1120℃；轧制包括依次进行的精轧和吐丝：精轧温度为900℃，吐丝温度为880℃，风机全关，保温罩全部关闭其接缝处用耐火石棉网密封。吐丝的首段辊道速度为0.15m/s，末段辊道速度为0.33m/s。盘条冷却速度控制在0.6℃/min，轧制的产物冷却至516℃集卷冷却到室温。
实施例3
生产设备包括：采用80t转炉冶炼、80tLF精炼炉、6机/6流连铸机(R9m、160mm*160mm)、
Figure BDA0003023769610000141
连续式线材轧制生产线生产
Figure BDA0003023769610000142
规格盘条。
高强度合金焊丝钢盘条的制备方法：
(1)将铁水和废钢加入转炉中进行冶炼，得到熔体；转炉冶炼过程全程底吹氩气，底吹流量为450m3/h；
所述铁水的化学成分按质量百分比计为：S 0.035％、P 0.118％、Ni 0.02％、Cu0.04％、Mo 0.02％和余量的Fe；所述废钢的化学成分按质量百分比计为：S 0.031％、P0.045％、Ni 0.02％、Cu 0.03％、Mo 0.01％和余量的Fe；所述铁水和废钢的质量比为1：0.2；所述熔体中C 0.060％、P 0.008％、S 0.020％、Ni 0.01％、Cu 0.01％；
(2)在所述熔体出钢1/3时依次加入硅锰合金和硅铁进行合金化，得到粗炼钢液；其中，出钢温度为1640℃，出钢使用钢包，出钢前钢包氩气排空1.7min，出钢时间为4min；所述粗炼钢液中C 0.070％、Si 0.80％、Mn 1.45％、P 0.010％、Cr 0.40％、Ni 0.01％、Cu0.01％、V 0.04％、N 0.0016％和余量的铁；
(3)向所述粗炼钢液中加入560kg石灰后进行吹氩搅拌，吹氩搅拌4min后进行电极加热，在电极加热过程中陆续加入80kg硅铁粉进行渣面扩散脱氧，电极加热12min，精炼渣碱度R 2.0，(MnO+FeO)0.75％，得到半精炼钢液；其中，精炼和扩散脱氧均在送电和吹氩条件下进行；
所述石灰的用量为粗炼钢液质量的0.7％；所述硅铁粉的用量为粗炼钢液质量的0.10％；所述半精炼钢液的成分按质量百分比计为：C 0.090％、Si 0.85％、Mn 1.45％、P0.010％、S 0.008％、Cr 0.40％、Ni 0.001％、Cu 0.01％、V 0.04％、N 0.0019％和余量的铁，氧活度8ppm。
(4)在吹氩条件下，向1600℃的半精炼钢液中先加入硼铁合金，钢液中B元素的质量含量为0.035％，再依次加入Ti70合金和Ti30合金后进行软吹氩15min，得到精炼钢液；；所述Ti70合金和Ti30合金的加入使钢液中Ti元素的质量含量为0.15％，Ti70合金中Ti元素的质量含量为精炼钢液中Ti元素质量含量的50％(即0.075％)；Ti30合金中Ti元素的质量含量为精炼钢液中Ti元素质量含量的50％(即0.075％)；其中，所述Ti70合金的成分按质量百分比计为Ti 75％、Al 1.8％和余量的Fe；所述Ti30合金的成分按质量百分比计为Ti35％、Al 6.9％和余量的Fe；
其中，所述精炼钢液的成分按质量百分比计为C 0.100％、Si 0.95％、Mn 1.55％、P 0.010％、S 0.008％、Cr 0.40％、Ni 0.001％、Cu 0.01％、V 0.04％、B 0.0040％、Ti0.15％、O 0.0016％、N 0.0023％和余量的铁；
所述粗炼钢液得到精炼钢液的时间为45min；
(5)采用中包塞棒吹氩对所述精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯；
具体操作为：将所述精炼钢液转移至中间包，得到中间包钢液；再将所述中间包钢液浇铸至结晶器内，气雾冷却后得到铸坯；
其中，在所述精炼钢液转移至中间包时在中间包加入覆盖剂，覆盖剂的成分按质量百分比计为：C 1.90％、CaO 42％、SiO2 36％、Al2O3 12％、MgO 4％、CaF 2％和余量的杂质，将渣面厚度控制在20～30mm；中间包钢液的过热度控制在30℃；所述中间包钢液的化学成分按质量百分比计为：C 0.100％、Si 0.95％、Mn 1.55％、P 0.010％、S 0.008％、Cr0.40％、Ni 0.001％、Cu 0.01％、V 0.04％、B 0.0040％、Ti 0.15％、O 0.0023％、N0.0028％、Mo≤0.10％和余量的铁；
浇铸时采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌；所述结晶器电磁搅拌的电流为300A，频率为7Hz；所述末端电磁搅拌的电流为320A，频率为3Hz；铸坯的拉速为2.1m/min；采用焊接用钢专用保护渣，控制焊接用钢专用保护渣的厚度为15mm；比水量为0.5L/吨。
(6)对所述铸坯进行轧制，得到5.5mm规格的合金焊丝钢盘条；
其中，合金焊丝钢盘条的化学成分按质量百分比计为：C 0.100％、Si 0.95％、Mn1.55％、P 0.010％、S 0.008％、Cr 0.40％、Ni 0.001％、Cu 0.01％、V 0.04％、B0.0040％、Ti 0.15％、O 0.0023％、N 0.0028％、Mo≤0.10％和余量的铁；
所述轧制的参数包括：加热炉均热段温度为1140℃；轧制包括依次进行的精轧和吐丝：精轧温度为920℃，吐丝温度为890℃，风机全关，保温罩全部关闭其接缝处用耐火石棉网密封。吐丝的首段辊道速度为0.15m/s，末段辊道速度为0.33m/s。盘条冷却速度控制在0.7℃/min，轧制的产物冷却至530℃集卷冷却到室温。
测试例
对实施例1～3制备的
Figure BDA0003023769610000162
规格的合金焊丝钢热轧盘条进行力学性能测试(GB/T 228.1金属材料拉伸试验:室温试验方法)，其力学性能测试结果如表1所示，拉拔性能测试结果如表1所示。
表1实施例1～3制备的合金焊丝钢热轧盘条的力学性能
Figure BDA0003023769610000161
Figure BDA0003023769610000171
由表1可知，本发明提供的合金焊丝钢热轧盘条力学性能稳定性高，具有优异的力学性能。
对实施例1～3制备的5.5mm规格的合金焊丝钢热轧盘条经机械除磷、拉拔、镀铜制成直径0.8～1.2mm成品焊丝，拉拔过程断丝结果如表2所示。
表2由实施例1～3制备的合金焊丝钢热轧盘条制备的成品焊丝的拉拔断丝结果
Figure BDA0003023769610000172
由表3可知，采用本发明提供的合金焊丝钢生产方法所产盘条拉拔过程中断丝率低。本发明给合金焊丝钢生产工艺的改进指引了一个新方向和新思路，而且本发明提供的生产方法操作简单、适宜工业化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高强度合金焊丝钢盘条，按质量百分比计，包括：C 0.060～0.100％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
2.根据权利要求1所述的高强度合金焊丝钢盘条，其特征在于，按质量百分比计，包括：C 0.080％、Si 0.90％、Mn 1.50％、Cr 0.35％、V 0.035％、P≤0.015％、S≤0.015％、B0.0020～0.0040％、Ti 0.13％、O≤0.0025％、N≤0.0035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe。
3.权利要求1或2所述高强度合金焊丝钢盘条的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铁水和废钢混合后依次进行转炉冶炼和合金化，得到粗炼钢液；所述铁水的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.130％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe；所述废钢的化学成分按质量百分比计包括：S≤0.040％、P≤0.045％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％和余量的Fe；所述合金化为向所述转炉冶炼得到的熔体中依次加入硅锰合金、硅铁、微碳铬铁和钒铁合金；
(2)对所述步骤(1)得到的粗炼钢液进行精炼，得到半精炼钢液；
(3)向所述步骤(2)得到的半精炼钢液中依次加入硼铁合金和钛铁合金，得到精炼钢液；
(4)对所述步骤(3)得到的精炼钢液进行全保护浇铸，得到铸坯；
(5)对所述步骤(4)得到的铸坯进行轧制，得到高强度合金焊丝钢盘条。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铁水和废钢的质量比为1：(0.1～0.2)。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述步骤(1)中粗炼钢液的成分包括C 0.060～0.070％、Si 0.75～0.80％、Mn 1.40～1.45％、P≤0.015％、Cr0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、N≤0.0020％和余量的铁。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述步骤(2)中半精炼钢液的成分包括C 0.060～0.090％、Si 0.80～0.85％、Mn 1.40～1.45％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、N≤0.0025％和余量的铁。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的钛铁合金包括Ti70合金和Ti30合金。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述步骤(3)中精炼钢液的成分包括C 0.060～0.10％、Si 0.85～0.95％、Mn 1.45～1.55％、Cr 0.30～0.40％、V 0.030～0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、B 0.0020～0.0040％、Ti 0.10～0.15％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.10％、O≤0.0020％、N≤0.0030％和余量的铁。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中轧制时的均热段温度为1100℃～1140℃，进精轧温度为880℃～920℃，吐丝温度为870℃～890℃。
10.根据权利要求3或9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中轧制时的首段辊道速度为0.10～0.20m/s，末段辊道速度为0.30～0.40m/s。
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