CN116574963A - 一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，包括脱氧合金、精炼渣和吹氩软搅拌，出钢依次使用SiFe、金属Mn进行脱氧；不使用含Ca的合金脱氧剂；精炼使用微渣、少渣操作，不加石灰或少加石灰，石灰加入量控制在0.5kg/t以内；精炼过程禁用电石扩散脱氧；使用石英砂造酸性渣，碱度控制在0.8～1.2之间，精炼渣中CaO含量不高于40％；精炼结束后，吹氩软搅拌时间不少于10分钟，促进夹杂物上浮。本发明将Ca含量控制在0.0008％以下，操作简单易行，节约精炼辅料，适合于冶炼低Ca含量钢种，同时有效解决了包钢母材生产的焊丝飞溅大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢连铸工艺领域，尤其涉及一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法。
背景技术
包钢生产的ER70S-6焊丝用盘条，在成品焊丝的焊接检验中，在下游用户的使用过程中，发现包钢原料生产的焊丝存在焊接时容易飞溅，并且飞溅颗粒较大，难以从焊接材料上清理去掉，影响成品构件的美观，同时与其他钢厂原料生产的焊丝相比，存在焊缝不均匀，焊剂流散性不好的现象。2007年Kataoka等人向电极丝中添加RE合金和Ca会引起弧柱变长，而且还会引起熔滴的剧烈摇动以及电弧方向的显著改变，最终导致飞溅产生的增加。为改善包钢盘条生产的焊丝在用户使用过程中的飞溅等，扩大包钢焊丝钢市场占有率，开展了包钢ER70S-6焊丝钢中Ca含量、钢中气体、夹杂物等研究。通过调研确认钢中Ca是影响包钢焊丝钢飞溅的主要元素，比对包钢焊丝钢中Ca含量偏高，且不稳定，通过调整脱氧工艺及取消精炼后硅钙线或硅钡线的喂入，降低钢中钙含量，有效解决了包钢母材生产的焊丝飞溅大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，可将Ca含量控制在0.0008％以下，操作简单易行，节约精炼辅料，适合于冶炼低Ca含量钢种，同时有效解决了包钢母材生产的焊丝飞溅大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，包括脱氧合金、精炼渣和吹氩软搅拌，出钢依次使用SiFe、金属Mn进行脱氧；不使用含Ca的合金脱氧剂；精炼使用微渣、少渣操作，不加石灰或少加石灰，石灰加入量控制在0.5kg/t以内；精炼过程禁用电石扩散脱氧；使用石英砂造酸性渣，碱度控制在0.8～1.2之间，精炼渣中CaO含量不高于40％；精炼结束后，吹氩软搅拌时间不少于10分钟，促进夹杂物上浮。
进一步的，所述焊丝钢的化学成分为：C0.05～0.08％，Si0.80～0.89％，Mn1.40～1.49％，P≤0.020％，S0.006～0.020％，Ni+Cr+Cu≤0.10％，Al≤0.006％，Ca≤0.0008％，其余为Fe和其他残余元素。
进一步的，采用此生产方法将Ca含量控制在0.0008％以下。
进一步的，精炼总时间控制在50～60min，连铸全程保护浇注。
进一步的，降低轧制温度和吐丝温度，将开轧温度、高速区变形温度控制在较低温度。高速轧机的温度控制在850～880℃，吐丝温度控制在750～780℃，同时将风冷线的冷速控制在≤1.0℃/s，搭接处集卷温度控制在500～550℃，搭接处集卷温度控制在450～500℃，从而控制氧化铁皮总厚度降低10～15μm。
进一步的，盘条组织为铁素体+珠光体，没有马氏体、魏氏体和粒状贝氏体，组织的改善使得盘条抗拉强度控制在470～510MPa，屈服强度330～360MPa，延伸率平均值由35％提高至40％以上，断面收缩率平均值由75％提高至80％以上。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
可将Ca含量控制在0.0008％以下，操作简单易行，节约精炼辅料，适合于冶炼低Ca含量钢种。同时有效解决了包钢母材生产的焊丝飞溅大的问题。
盘条组织为铁素体+珠光体，没有马氏体、魏氏体和粒状贝氏体等异常组织。组织的改善使得盘条抗拉强度控制在470～510MPa，屈服强度330～360MPa，延伸率平均值由35％提高40％以上，断面收缩率平均值由75％提高80％以上。
具体实施方式
一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，包括脱氧合金、精炼渣和吹氩软搅拌等工艺，出钢依次使用SiFe、金属Mn进行脱氧；不使用含Ca的合金脱氧剂；精炼使用微渣、少渣操作，不加石灰或少加石灰，石灰加入量控制在0.5kg/t以内；精炼过程禁用电石扩散脱氧；使用石英砂造酸性渣，碱度控制在0.8～1.2之间，精炼渣中CaO含量不高于40％；精炼结束后，吹氩软搅拌时间不少于10分钟，促进夹杂物上浮。采用此冶炼方法，可将Ca含量控制在0.0008％以下，操作简单易行，节约精炼辅料，还适合于冶炼低Ca含量钢种。
焊丝含碳量过高，在焊接过程中会因氧化还原作用剧烈而引起较大的飞溅，并产生气孔，所以焊丝的含碳量要低，通常要求w(C)＜0.09％。另外，焊丝成分应符合标准要求，并含有足够的脱氧元素Si和Mn，因Si、Mn元素与O2的结合能力比Fe大，可以有效抑制CO2对Fe的氧化作用，防止CO气孔的产生。当然，Mn、Si的含量应有合适的比例，以形成Fe-MnO-SiO2复合硅酸盐。该盐熔点低(1270℃)、密度小(3.6g/cm3)，易形成大块渣浮出熔池表面，克服了焊接时SiO2夹杂的缺陷。P、S以及气体含量过高，也会形成较大较高级别的夹杂物，导致焊接过程中电流不能将夹杂物完全融化而产生飞溅。钢中残余Ca含量不能过高，过高会引起焊接飞溅严重，因此本发明专利涉及的焊丝钢的化学成分为：C0.05～0.08％，Si0.80～0.89％，Mn1.40～1.49％，P≤0.020％，S0.006～0.020％，Ni+Cr+Cu≤0.10％，Al≤0.006％，Ca≤0.0008％，其余为Fe和其他残余元素。为了保证连浇生产的每炉焊丝钢钙含量稳定控制在0.0008％以下，在精炼、连铸和轧制过程中还要做以下工作：
(1)为精炼造渣创造条件，转炉出钢时采用Si、Mn脱氧，使得Si-Mn氧化物生成量远远高于MgO、Al2O3、CaO氧化物的生成量，即转炉吹氩站夹杂物以硅锰氧化物为主，这样使精炼时更好去除。根据不同的碱度精炼渣中MgO、Al2O3含量趋势发生变化，随着精炼渣碱度的升高MgO、Al2O3含量升高因此精炼需要造低碱度渣，碱度控制在0.8～1.2之间。还需要调整冶炼成分以及精炼时间，在内控成分的范围内，重新调整盘条的实际成分，降低夹杂物级别和气体含量，使w(P)≤0.015％，0.006％≤w(S)≤0.015％，精炼总时间控制在50～60min，连铸全程保护浇注，保证盘条w(O)≤20×10-6，w(N)≤30×10-6。最终检验盘条的A、B、C、D、Ds类非金属夹杂物最大级别为不超过1.5级。
(2)减少焊丝钢飞溅还需要控制盘条的氧化铁皮厚度和组成成分，主要是使盘条机械剥壳干净，减少后续焊接氧化铁皮残留导致飞溅。具体实施办法：要降低轧制温度和吐丝温度，将开轧温度、高速区变形温度控制在较低温度。高速轧机的温度控制在850～880℃，吐丝温度控制在750～780℃，同时将风冷线的冷速控制在≤1.0℃/s，搭接处集卷温度控制在500～550℃，搭接处集卷温度控制在450～500℃，从而控制氧化铁皮总厚度降低10～15μm。经过检验，盘条组织为铁素体+珠光体，没有马氏体、魏氏体和粒状贝氏体等异常组织。组织的改善使得盘条抗拉强度控制在470～510MPa，屈服强度330～360MPa，延伸率平均值由35％提高40％以上，断面收缩率平均值由75％提高80％以上。
本实施例的目的是提供一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，为了更好的表述专利的发明内容，结合具体实施例进行说明。
转炉出钢时采用Si、Mn脱氧，使得Si-Mn氧化物生成量远远高于MgO、Al2O3、CaO氧化物的生成量，调整碱度控制在0.8～1.2之间，同时调整冶炼P、S成分以及精炼时间，具体实例见表1所示。
表1精炼就位成分及连铸成品的气体控制情况
| 编号 | P/％ | S/％ | 精炼时间/min | 碱度 | 气体O/％ | 气体N/％ |
| 具体实例1 | 0.012 | 0.007 | 53 | 1.10 | 0.0020 | 0.0029 |
| 具体实例2 | 0.010 | 0.015 | 58 | 1.14 | 0.0015 | 0.0023 |
| 具体实例3 | 0.015 | 0.012 | 55 | 1.20 | 0.0016 | 0.0024 |
| 具体实例4 | 0.013 | 0.010 | 54 | 0.98 | 0.0018 | 0.0030 |
| 具体实例5 | 0.010 | 0.011 | 56 | 0.87 | 0.0012 | 0.0026 |
| 具体实例6 | 0.009 | 0.014 | 59 | 0.95 | 0.0019 | 0.0028 |
下表是采用上述方法得到的焊丝钢的化学成分、非金属夹杂物级别以及力学性能、氧化层厚度控制情况。
表2焊丝钢盘条化学成分
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Al | Ni+Cr+Cu | Ca |
| 具体实例1 | 0.07 | 0.86 | 1.43 | 0.017 | 0.014 | 0.006 | 0.08 | 0.0005 |
| 具体实例2 | 0.07 | 0.84 | 1.48 | 0.017 | 0.006 | 0.005 | 0.07 | 0.0001 |
| 具体实例3 | 0.06 | 0.82 | 1.45 | 0.02 | 0.009 | 0.004 | 0.06 | 0.0006 |
| 具体实例4 | 0.06 | 0.83 | 1.43 | 0.016 | 0.008 | 0.005 | 0.08 | 0.0005 |
| 具体实例5 | 0.06 | 0.86 | 1.46 | 0.01 | 0.014 | 0.004 | 0.09 | 0.0007 |
| 具体实例6 | 0.06 | 0.85 | 1.46 | 0.017 | 0.009 | 0.005 | 0.06 | 0.0008 |
表3焊丝钢非金属夹杂物检验结果
表4焊丝钢力学性能、氧化层厚度控制情况
| 编号 | 抗拉强度Rm/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率A/％ | 面缩率Z/％ | 氧化层厚度/μm |
| 具体实例1 | 475 | 345 | 43 | 80 | 11 |
| 具体实例2 | 486 | 355 | 40 | 82 | 12 |
| 具体实例3 | 473 | 342 | 44 | 83 | 14 |
| 具体实例4 | 485 | 348 | 46 | 80 | 12 |
| 具体实例5 | 489 | 356 | 41 | 81 | 10 |
| 具体实例6 | 496 | 358 | 43 | 83 | 15 |
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，其特征在于：包括脱氧合金、精炼渣和吹氩软搅拌，出钢依次使用SiFe、金属Mn进行脱氧；不使用含Ca的合金脱氧剂；精炼使用微渣、少渣操作，不加石灰或少加石灰，石灰加入量控制在0.5kg/t以内；精炼过程禁用电石扩散脱氧；使用石英砂造酸性渣，碱度控制在0.8～1.2之间，精炼渣中CaO含量不高于40％；精炼结束后，吹氩软搅拌时间不少于10分钟，促进夹杂物上浮。
2.根据权利要求1所述的稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，其特征在于：所述焊丝钢的化学成分为：C 0.05～0.08％，Si 0.80～0.89％，Mn1.40～1.49％，P≤0.020％，S0.006～0.020％，Ni+Cr+Cu≤0.10％，Al≤0.006％，Ca≤0.0008％，其余为Fe和其他残余元素。
3.根据权利要求1所述的稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，其特征在于：采用此生产方法将Ca含量控制在0.0008％以下。
4.根据权利要求1所述的稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，其特征在于：精炼总时间控制在50～60min，连铸全程保护浇注。
5.根据权利要求1所述的稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，其特征在于：降低轧制温度和吐丝温度，将开轧温度、高速区变形温度控制在较低温度：高速轧机的温度控制在850～880℃，吐丝温度控制在750～780℃，同时将风冷线的冷速控制在≤1.0℃/s，搭接处集卷温度控制在500～550℃，搭接处集卷温度控制在450～500℃，从而控制氧化铁皮总厚度降低10～15μm。
6.根据权利要求5所述的稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法，其特征在于：焊丝钢盘条组织为铁素体+珠光体，没有马氏体、魏氏体和粒状贝氏体，组织的改善使得盘条抗拉强度控制在470～510MPa，屈服强度330～360MPa，延伸率平均值由35％提高至40％以上，断面收缩率平均值由75％提高至80％以上。
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| CN202310529522.XA CN116574963A (zh) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | 一种稳定控制焊丝钢中Ca含量的连浇生产方法 |
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