一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法
【专利摘要】本发明公开了一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序。本发明电炉出钢后扒去20～80wt％的钢包顶渣、精炼过程加入合成渣与石灰造新渣，精炼过程钢液回硅量大大减少；钢液的洁净度较高，可有效解决连铸过程中水口结瘤问题，实现了顺利连浇3炉以上；采用专用的结晶器保护渣，可解决铸坯表面的质量问题。
【专利说明】一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，具体地说，是 一种可实现杂质元素的窄范围控制、减轻连铸水口结瘤程度、改善连铸坯表面质量的低硅 高钛焊丝用钢的冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国工业化进程的加快，焊接自动化程度明显提高，焊丝已被广泛应 用于车辆制造、造船、工程机械、桥梁等制造业中，2011年，我国焊丝的消耗量已占焊材总消 耗量的59%。焊丝钢要具有良好的拉拔性能和焊接性能，因而对钢中的化学成分有严格的 要求，硅元素的增加可使焊缝的韧性和塑性有所降低，增大焊缝的开裂倾向，同时降低钢的 拉拔性能；硫元素、磷元素和铝元素均可使焊缝的开裂倾向增加；钢中添加钛元素可使焊 接时熔滴细化，焊缝组织细化，焊缝的成型性得到改善。因此，一些焊管用焊丝钢要具有较 高的钛含量、并且具有较低的硅、铝、硫、磷、氧含量。因此，生产此类钢种的难点是：（1)杂 质元素的窄范围控制；(2)浇铸过程中水口容易结瘤，特别是采用小方坯连铸；（3)连铸坯 的表面质量较差，产品的成材率低。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法。具体的说，该工艺可 实现杂质元素的窄范围控制，并能有效解决连铸过程水口结瘤严重、连铸坯表面质量差的 问题。
[0004] 本发明通过以下技术方案实现：
[0005] 低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，钢的重量百分比化学成分为：0. 06 % i^C^O. 10%U. 65%^Mn^I. 75%,0. 06%^Ti^0. 12%,0. 3%^Ni^0. 4%,0. 004% ^B^ 0. 006%,Si^ 0. 05%,Ca^ 0. 001%,P^ 0. 015%,S^ 0. 006%,T. 0^ 0. 004%, N< 0. 007%、Al< 0. 01 %、余量为Fe,包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工 序。
[0006] 1)电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的65? 80wt. % ;当熔池中碳含量为0. 05?0. 08wt. %、磷含量彡0.Olwt. %、温度彡1630°C时方 可出钢；出钢量为15?20wt. %时按照"铝锭一硅锰一低碳锰铁一镍板一石灰"顺序加入 合金和渣料，其中铝锭的加入量为I. 0?I. 2kg/t，硅锰的加入量为2. 0?2. 5kg/t，低碳锰 铁的加入量为17. 0?18.Okg/t，镍板的加入量为2. 8?3. 5kg/t，石灰的加入量为4. 0? 5.Okg/t;出钢完毕后将钢包渣的20?80wt. %扒除掉；
[0007] 2)钢包精炼工序中，钢包就位后测定钢液中溶解氧含量，如果溶解氧含量高于 0.002wt. %，立即喂入铝线进行脱氧，并保证钢液中的铝含量<0.005wt. % ;精炼过程加入 石灰、合成渣、萤石和电石调节精炼渣的成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在：50% <Ca0〈55%、25% <A1203〈30%、Si02〈10%、8% <Mg0〈12%、MnO+T.Fe〈l%;当钢液温度和合金 成分（钛除外）调节到位并且溶解氧含量小于0.0008wt. %时，喂入FeTi线，再进行12? 18min的软吹搅拌后将钢包运往连铸平台；
[0008] 3)小方坯连铸工序中，小方坯的断面为HOmmX140mm;连铸过程采用全程保护浇 铸；中间包采用高碱度覆盖剂和碳化稻壳双层保护；中间包与中间包的包盖缝隙间采用石 棉进行密封；采用专用结晶器保护渣；结晶器水量控制在1800?1850L/min，进出水温差小 于l〇°C;浇铸的过热度控制在30?60°C，拉速控制在2. 3?2. 5m/min;连铸机的结晶器和 凝固末端采用电磁搅拌。
[0009] 本发明进一步的改进方案是，步骤2)所述的合成渣组成的重量百分比为：35% <Ca0〈45%、40% <Al203〈50%、Si02〈5%、6% <Mg0〈8% 以及杂质。
[0010] 本发明更进一步的改进方案是，步骤3)所述的高碱度中间包覆盖剂组成的重量 百分比为：45% <Ca0〈55%、20% <A1203〈30%、Si02〈8%、6% <Mg0〈8%、CaF2〈5%、C〈l% 以 及杂质；所述的专用保护渣，理化特性为：1300°C下熔体黏度为0. 8?I. 2Pa·s，软化温度 为1150?1200°C，二元碱度为0. 75?0. 85 ;所述的结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为 4Hz;凝固末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz。 toon] 本发明至少具有以下优点：
[0012] 1)电炉出钢后进行扒渣操作、精炼过程加入合成渣与石灰造新渣，钢包渣中的 SiO2含量较低；并且喂FeTi线后，钢包底吹氩搅拌较弱，钢渣间的反应较弱。因此精炼过程 钢液回硅量大大减少；
[0013] 2)钢液的洁净度较高，可同时保证T.0彡0. 002wt.%、S彡0. 003wt.%、 P^O.Olwt. %,Al^ 0. 005wt. %,Si^ 0. 05wt. %,Ca^ 0.OOlwt. % ；
[0014] 3)解决了连铸过程中水口结瘤问题，连浇炉次达到3炉以上；
[0015] 4)本发明连铸采用专用保护渣，保证了钢液的可浇性和铸坯表面质量。
【具体实施方式】
[0016] 本案发明人采用本发明的冶炼方法在某炼钢车间采用HOmmX140mm断面连铸方 坯连续生产了 3炉，包括IlOt电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，浇注顺利未 出现结瘤现象，具体工艺方法如下：
[0017] 1)电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的65? 80wt. % ;当熔池中碳含量为0. 05?0. 08wt. %、磷含量彡0.Olwt. %、温度彡1630°C时方 可出钢；出钢量为15?20wt. %时按照"铝锭一硅锰一低碳锰铁一镍板一石灰"顺序加入 合金和渣料，其中铝锭的加入量为1. 0?I. 2kg/t，硅锰的加入量为2. 0?2. 5kg/t，低碳锰 铁的加入量为17. 0?18. 0kg/t，镍板的加入量为2. 8?3. 5kg/t，石灰的加入量为4. 0? 5. 0kg/t;出钢完毕后将钢包渣的20?80wt. %扒除掉；
[0018] 2)钢包精炼工序中，钢包就位后测定钢液中溶解氧含量，如果溶解氧含量高于 0.002wt. %，立即喂入铝线进行脱氧，并保证钢液中的铝含量<0.005wt. % ;精炼过程加 入石灰、合成渣、萤石和电石调节精炼渣的成分，其中合成渣组成的重量百分比为：35% <Ca0〈45%、40% <A1203〈50%、Si02〈5%、6% <Mg0〈8%以及杂质；炉渣主要组成的重量百分 比控制在：50% <Ca0〈55%、25% <A1203〈30%、Si02〈10%、8% <Mg0〈12%、MnO+T.Fe〈l%; 当钢液温度和合金成分（钛除外）调节到位并且溶解氧含量小于〇.〇〇8wt. %时，喂入FeTi 线，再进行12?18min的软吹搅拌后将钢包运往连铸平台；
[0019] 3)小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140_X140_ ;连铸过程采用全程保护浇 铸；中间包采用高碱度覆盖剂和碳化稻壳双层保护，其中高碱度中间包覆盖剂组成的重量 百分比为：45% <Ca0〈55%、20% <A1203〈30%、Si02〈8%、6% <Mg0〈8%、CaF2〈5%、C〈l% 以 及杂质；中间包与中间包的包盖缝隙间采用石棉进行密封；采用专用结晶器保护渣，其理 化特性为：1300°C下熔体黏度为0. 8?I. 2Pa.s，软化温度为1150?1200°C，二元碱度为 0. 75?0. 85 ;结晶器水量控制在1800?1850L/min，进出水温差小于KTC;浇铸的过热度 控制在30?60°C，拉速控制在2. 3?2. 5m/min;连铸机的结晶器和凝固末端采用电磁搅 拌，其中结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为4Hz;凝固末端电磁搅拌电流为500A，频率为 12Hz。
[0020] 试验的3炉钢液冶炼过程中的具体工艺参数如表1、表2和表3所示；烧铸过程能 够顺利进行，铸坯的表面质量良好，成品中杂质元素的含量如表4所示。
[0021] 表1电炉工位关键工艺参数
【权利要求】
1. 一种低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，钢的重量百分比化学成分为：0.06% i^C^O. 10%U. 65%?^Μη^ 1. 75%,0. 06%^Ti ^0. 12%,0. 3%^Ni ^0. 4%,0. 004% ^ Β ^ 0. 006%,Si ^ 0. 05%,Ca ^ 0. 001%,Ρ ^ 0. 015%,S ^ 0. 006%,Τ. 0^ 0. 004%, Ν < 0. 007%、Α1 < 0. 01 %、余量为Fe，包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工 序，其特征在于： 1) 所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的65? 80wt. % ;当熔池中碳含量为0. 05?0. 08wt. %、磷含量彡0. Olwt. %、温度彡1630°C时方 可出钢；出钢量为15?20wt. %时按照"铝锭一硅锰一低碳锰铁一镍板一石灰"顺序加入 合金和渣料，其中铝锭的加入量为1. 0?1. 2kg/t，硅锰的加入量为2. 0?2. 5kg/t，低碳锰 铁的加入量为17. 0?18. Okg/t，镍板的加入量为2. 8?3. 5kg/t，石灰的加入量为4. 0? 5. Okg/t ;出钢完毕后将钢包渣的20?80wt. %扒除掉； 2) 所述钢包精炼工序中，钢包就位后测定钢液中溶解氧含量，如果溶解氧含量高于 0.002wt. %，立即喂入铝线进行脱氧，并保证钢液中的铝含量<0.005wt. % ;精炼过程加入 石灰、合成渣、萤石和电石调节精炼渣的成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在：50% <Ca0〈55%、25% <A1203〈30%、Si02〈10%、8% <Mg0〈12%、MnO+T. Fe〈l %;当钢液温度和合金 成分（钛除外）调节到位并且溶解氧含量小于0.0008wt. %时，喂入FeTi线，再进行12? 18min的软吹搅拌后将钢包运往连铸平台； 3) 所述的小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140_X140mm;连铸过程采用全程保护 浇铸；中间包采用高碱度覆盖剂和碳化稻壳双层保护；中间包与中间包的包盖缝隙间采用 石棉进行密封；采用专用结晶器保护渣；结晶器水量控制在1800?1850L/min，进出水温差 小于l〇°C;烧铸的过热度控制在30?60°C，拉速控制在2. 3?2. 5m/min ;连铸机的结晶器 和凝固末端采用电磁搅拌。
2. 根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤2)所述的 合成渣重量百分比组成为：35% <Ca0〈45%、40% <Al203〈50%、Si02〈5%、6% <Mg0〈8% 以及 杂质。
3. 根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤3)所述的 高碱度中间包覆盖剂组成的重量百分比为：45% <Ca0〈55%、20% <A1203〈30%、Si02〈8%、 6%〈]\%0〈8%、〇&?2〈5%、(：〈1%以及杂质。
4. 根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤3)所述 的专用保护渣，理化特性为：1300°C下熔体黏度为0. 8?1. 2Pa · s，软化温度为1150? 1200°C，二元碱度为 0· 75 ?0· 85。
5. 根据权利要求1所述的低硅高钛焊丝用钢的冶炼方法，其特征在于：步骤3)所述的 结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为4Hz ;凝固末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz。
【文档编号】C22C38/14GK104278197SQ201410548885
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】马建超, 张宇, 曹斌 申请人:江苏省沙钢钢铁研究院有限公司