專利名稱：一種小方坯連鑄高效合金焊絲用鋼的生產方法
技術領域：
本發明屬于煉鋼技術領域，特別是提供了一種小方坯連鑄高效合金焊絲用鋼的生產方法，適用于一類含鈦的高效合金焊絲用鋼的生產，可代替模鑄和大方坯連鑄的生產方法。
背景技術：
當前，各行業技術都在向高能率化和高效率化發展，而被廣泛地應用于各行業的焊接技術，在推動行業發展和產品的技術進步以及促進國民經濟的發展中都發揮著重要作用。在焊接材料領域，日本的科研人員研發出了含有適量鈦元素的低飛濺氣體保護電弧焊用焊絲，其成品鈦含量范圍0. 12-0. 25%，典型含量控制目標為0. 15-0. 22%。與同類型不含鈦焊絲相比，這種含鈦焊絲更適用于大電流焊接條件，飛濺可減少50%，焊接煙塵減少 25%，因而實現了高熔敷化、高速度的焊接，同時減輕了后處理工序工作量，因此焊接效率得到提高，同時焊縫成型性也較好，所以此類焊絲得到了廣泛的推廣應用。此類含鈦高效焊絲進入國內試用后，深受市場歡迎，需求量也與同俱增。為滿足這種需求，如今多家鋼鐵企業都在開展該類焊絲用鋼的研發與生產工作。但也由于此類鋼種含有較高的鈦，冶煉生產中易在連鑄工序發生水口堵塞與結晶器保護渣結塊(見
圖1)。水口堵塞一方面會惡化鑄坯質量，另一方面也可能導致生產的中斷；結晶器保護渣結塊則直接影響鑄坯質量，進而軋材會出現嚴重結疤等現象，如圖2、圖3所示，致使焊材生產廠無法順利拉拔使用，除此之外保護渣結塊也會造成拉漏等風險危害生產安全。導致這些問題發生的本質是鋼中的鈦與氧、氮的化學反應，而解決問題的關鍵技術則是控制鋼水中氧、氮等元素的含量在合適范圍內，并控制空氣中的氧、氮對鋼水的污染，但在小方坯連鑄工藝的常規技術條件下較難實現。國內外先進鋼鐵生產企業為降低這些問題的危害，生產含鈦的長材品種時均采用模鑄工藝或采用大坯型連鑄，再進行開坯后軋制，如日、韓等國家的鋼鐵企業連鑄坯型在300 X 400mm2左右；國內現有的成熟工藝有模鑄方法，也有使用大方坯連鑄方法。大方坯連鑄和模鑄工藝均存在工序長、成材率低、生產成本高的缺點。首鋼于2006年成功開發了新一系列的高韌性高強鋼用氣保護焊絲，適用于 550-700Mpa級低合金高強鋼的氣體保護電弧焊，也主要是利用適量的鈦元素來實現各項力學性能指標，成品典型鈦含量為0. 08-0. 17%，并成功設計出利用LF爐外精煉技術穩定生產130X 130mm2小方坯，實現了改系列焊絲用鋼的工業化生產。但當鈦含量升高至0. 17% 以上時，則仍然會頻繁發生上述缺陷問題。小方坯與模鑄和大方坯生產工藝比較，有著成材率高、生產成本低的優點，因此若能開發出小方坯工藝生產高鈦(Ti%彡0. 17%)鋼種，在提高資源利用率、降低能源消耗上有著良好的成效。
發明內容
本發明的目的在于提供一種小方坯連鑄高效合金焊絲用鋼的生產方法，可穩定生產鈦含量0. 15-0. 22%的高效合金焊絲用鋼。本發明的工藝路線為“低硫鐵水和廢鋼一頂底復吹轉爐冶煉一擋渣出鋼一鋼包脫氧一鋼水合金化一LF精煉一RH精煉一小方坯鑄機全保護連鑄一鑄坯檢查”，關鍵工藝包括轉爐冶煉時的終點控制、脫氧劑的用量、生產過程鋼水氧活度的控制、LF精煉頂渣成分的控制、RH的去氮效果、精煉過程硫和鈦含量的調整、保護澆鑄的效果等，其實質是通過冶煉過程中各項工藝措施控制鋼水中氧、氮含量，從而達到控制鈦與氧、氮反應的目的，降低浸入式水口堵塞和結晶器保護渣結塊發生的風險，其中氮是直接影響因素，氧是間接影響因素。 具體控制的技術參數如下1、轉爐采用低硫鐵水和潔凈廢鋼冶煉，轉爐終點出鋼溫度目標1690-1710°C，所述的低硫鐵水S ^ 0. 040%，所述的潔凈廢鋼為廠內生產純凈鋼時產生的鑄坯切頭；轉爐冶煉終點目標成分碳彡0. 04%、磷彡0.012%、硫彡0. 030% ο2、轉爐保證出鋼口的狀況良好，出鋼時使用擋渣錐，控制出鋼時間4-8min ；出鋼時使用鋁鐵(折算用鋁量1. 0 2. 5Kg/噸鋼)對鋼水脫氧，目標為鋼水到精煉站時全鋁含量 0. 010-0. 040 重量 ％。3、粗調合金成分在轉爐預脫氧后的出鋼過程，使用硅鐵、微碳錳鐵合金；微調合金成分則在爐外精煉過程，分別在LF精煉過程調整硅、錳，在RH精煉過程中調整鈦，此外在RH 精煉過程還調整鋼水硫含量。LF精煉過程先使用合成渣造頂渣，渣量為7-12Kg/噸鋼；渣面撒鋁粒加強擴散脫氧，鋁粒用量0. 10-0. 50kg/噸鋼，且分批加入。LF頂渣完成后，使用硅鐵、微碳錳鐵調整鋼水硅、錳含量，之后加熱鋼水，目標值為LF處理結束時1620-1660°C。 LF處理全程鋼包底吹氬氣，根據過程需要調整吹入氬氣流量200-800Nl/min。所述的微碳錳鐵為含碳量不大于0. 05%的錳鐵合金。4、LF精煉完成后，鋼水運至RH工位進行處理，先使用喂絲機喂入硫線來調整鋼水硫含量，然后抽真空循環鋼水，處理模式為脫氣模式，真空度達到l-5mbar，8分鐘后采用高品位鈦鐵合金調鈦。RH處理周期按40-50分鐘控制，處理結束溫度目標為1590-1630°C。RH 處理結束后鋼水不進行鈣處理。所述的高品位鈦鐵合金為含鈦量為65-75%的鈦鐵合金，所述的鈣處理是指喂入硅鈣線利用鈣元素對鋼水中的夾雜物變性處理。5、RH處理結束后將鋼水運到鑄機，澆注前加強檢查，確保中包、塞棒、結晶器及輔料清潔、干燥，中包、水口等完成預先加熱。連鑄坯型為130X 130mm2小方坯，采用全保護澆鑄，使用鎂鈣質干式料帶擋墻中間包，中間包使用無碳堿性覆蓋劑，中間包鋼水過熱度目標 20-40°C，鑄坯拉速2. 2-3. 5m/min。結晶器采用電磁攪拌，參數為頻率5Hz和電流250A，結晶器保護渣選用預熔型低碳類。二冷采用弱冷模式(比水量1. 2L/Kg鋼)冷卻鑄坯。本發明提供的技術方案能夠生產出鈦含量滿足要求的高效合金焊絲用鋼，其成分見表1。表1高效合金焊絲用鋼的化學成分控制，重量％
權利要求
1.一種小方坯連鑄高效合金焊絲用鋼的生產方法，工藝路線為低硫鐵水和廢鋼一頂底復吹轉爐冶煉一擋渣出鋼一鋼包脫氧一鋼水合金化一LF精煉一RH精煉一小方坯鑄機全保護連鑄一鑄坯檢查；其特征在于，在工藝中控制如下技術參數(1)轉爐采用低硫鐵水和潔凈廢鋼冶煉，轉爐終點出鋼溫度目標1690-1710°C；(2)轉爐保證出鋼口的狀況良好，出鋼時使用擋渣錐，控制出鋼時間4-8min；出鋼時使用鋁鐵對鋼水脫氧，目標為鋼水到精煉站時全鋁含量0. 010-0. 040重量％ ；(3)粗調合金成分在轉爐預脫氧后的出鋼過程，使用硅鐵、微碳錳鐵合金；微調合金成分則在爐外精煉過程，分別在LF精煉過程調整硅、錳，在RH精煉過程中調整鈦，此外在RH 精煉過程還調整鋼水硫含量；LF精煉過程先使用合成渣造頂渣，渣量為7-lIg/噸鋼；渣面撒鋁粒加強擴散脫氧，鋁粒用量0. 10-0. 50kg/噸鋼，且分批加入；LF頂渣完成后，使用硅鐵、微碳錳鐵調整鋼水硅、錳含量，之后加熱鋼水，目標值為LF處理結束時1620-1660°C ；LF 處理全程鋼包底吹氬氣，根據過程需要調整吹入氬氣流量200-800Nl/min ；所述的微碳錳鐵為含碳量不大于0. 05%的錳鐵合金；(4)LF精煉完成后，鋼水運至RH工位進行處理，先使用喂絲機喂入硫線來調整鋼水硫含量，然后抽真空循環鋼水，處理模式為脫氣模式，真空度達到l-5mbar，8分鐘后采用高品位鈦鐵合金調鈦；RH處理周期按40-50分鐘控制，處理結束溫度目標為1590-1630°C ；(5)RH處理結束后將鋼水運到鑄機，澆注前加強檢查，確保中包、塞棒、結晶器及輔料清潔、干燥，中包、水口完成預先加熱；連鑄坯型為130X130mm2小方坯，采用全保護澆鑄， 使用鎂鈣質干式料帶擋墻中間包，中間包使用無碳堿性覆蓋劑，中間包鋼水過熱度目標 20-40°C，鑄坯拉速2. 2-3. 5m/min ；結晶器采用電磁攪拌，參數為頻率5Hz和電流250A，結晶器保護渣選用預熔型低碳類；二冷采用弱冷模式，比水量1. 2L/Kg鋼，冷卻鑄坯。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的低硫鐵水040%, 所述的潔凈廢鋼為廠內生產純凈鋼時產生的鑄坯切頭；轉爐冶煉終點目標成分碳彡 0. 04%、磷彡 0. 012%、硫彡 0. 030%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中所述的鋁鐵的折算用鋁量 1. 0 2. 5Kg/ 噸鋼。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述的高品位鈦鐵合金為含鈦量為65-75%的鈦鐵合金，所述的鈣處理是指喂入硅鈣線利用鈣元素對鋼水中的夾雜物變性處理。
全文摘要
一種小方坯連鑄高效合金焊絲用鋼的生產方法，屬于煉鋼技術領域。工藝包括低硫鐵水和廢鋼→頂底復吹轉爐冶煉→擋渣出鋼→鋼包脫氧→鋼水合金化→LF精煉→RH精煉→小方坯鑄機全保護連鑄→鑄坯檢查；關鍵工藝包括轉爐冶煉時的終點控制、脫氧劑的用量、生產過程鋼水氧活度的控制、LF精煉頂渣成分的控制、RH的去氮效果、精煉過程硫和鈦含量的調整、保護澆鑄的效果等，其實質是通過冶煉過程中各項工藝措施控制鋼水中氧、氮含量，從而達到控制鈦與氧、氮反應的目的，降低浸入式水口堵塞和結晶器保護渣結塊發生的風險。該方法可穩定生產鈦含量0.15-0.22％的高效合金焊絲用鋼。
文檔編號C22C38/14GK102212749SQ20111012344
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者朱殷翔, 李明, 王立峰, 陳濤, 靳偉, 魏建全 申請人:河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司, 首鋼總公司