CN107236893A - 控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法 - Google Patents

控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法，其包括下述工艺步骤：转炉冶炼：控制终点C 0.03～0.04wt%，出钢温度1620～1640℃，S≤0.025wt%、P≤0.015wt%；出钢过程采用强氩气搅拌；出钢量1/3后开始脱氧合金化，采用碳粉预脱氧，硅铝钡终脱氧；出钢过程加完合金料10s后加石灰。本方法未借助真空处理设备，在常规的冶炼设备条件下，通过***优化炼钢、精炼和连铸生产工艺，冶炼高钛焊丝钢时获得良好脱氧、稳钛效果的同时，将钢中非金属夹杂物的组成控制在Al2O3‑Ti2O3‑MgO相图较低熔点区域（约1500℃）,减轻水口结瘤。本发明冶炼工艺简单，通用性强。

Description

控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶金技术，尤其是一种控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法。
背景技术
含有适量钛元素的焊丝能满足大电流、高线能量输入、高度自动化焊接的要求，焊接效率可得到显著提高，同时焊缝成型性也较好，所以此类焊丝在许多行业得到了广泛的应用，市场需求量逐年增加。高钛合金焊丝是目前气体保护焊的主要材料，这类钢一般要求Ti 的控制范围为0.10%- 0.25%，钛含量越高，档次越高焊丝的性能也越优良，但是冶炼难度也随之急剧的增加。由于此钢种含有较高的钛元素，在采用小方坯浇铸该钢种时，内部存在大量的高熔点非金属夹杂物，浸入式水口极易结瘤从而导致生产中断，高钛焊丝钢水连铸可浇性差、产品性能不稳定。
公开号为CN103045946A的中国专利公开了一种高钛合金焊丝用钢及其制备方法，该方法采用电炉+LF+真空处理+连铸的工艺生产高钛焊丝钢，通过加入稀土元素可以抑制合金焊丝在连铸过程中的氧化，克服因钛氧化进入保护渣导致保护渣变性而引发的连铸质量问题，但是通过添加稀土元素增加了炼钢的成本，且该方法通用性不强。
公开号为CN101457273A的中国专利公开了一种小方坯连铸高钛合金焊线用钢的生产方法，其制备Ti=0.08～0.17%焊丝钢时，通过降低钢水中铝、氮元素含量，解决了高钛钢种小方坯连铸时易发的浸入式水口堵塞和结晶器保护渣结鱼问题，实现了小方坯连铸顺利生产高钛合金焊线用钢。但是这种方法对于无真空处理设备的炼钢企业，钢水氧位控制和夹杂物很难控制理想的状态。
公开号为CN104831014A的中国专利申请公开了一种高钛特种焊丝钢的冶炼方法，其钛含量控制在0.14%～0.19%，平均0.16%；碳含量控制在0.03%～0.08%；总氧控制在≤0.0030%。该方法水口结瘤问题得以解决，但是夹杂物主要为Ti2O3-MgO系，夹杂物熔点高都在1600℃以上，且夹杂物数量多，焊丝的产品质量不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种产品质量稳定的控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括下述工艺步骤：
（1）转炉冶炼：控制终点C 0.03～0.04wt%，出钢温度1620～1640℃，S≤0.025wt%、P≤0.015wt%；出钢过程采用强氩气搅拌；出钢量1/3后开始脱氧合金化，采用碳粉预脱氧，硅铝钡终脱氧；出钢过程加完合金料10s后加石灰；
（2）LF精炼渣：精炼过程通过造还原渣和加铝操作对钢液进一步脱氧；精炼渣选取CaO-SiO2-CaF2渣系，碱度为2.0～2.5；进站氧位10～15ppm时，喂铝线0.15～0.30m/t，给电化渣时加铝粉0.07～0.10kg/t、碳化钙3～4kg/t造还原渣；氧位15ppm以上时，喂铝线0.40～0.50m/t，给电化渣时加铝粉0.10～0.15kg/t、碳化钙4～6kg/t造还原渣；化渣后继续加碳化钙深造渣，碳化钙加入总量1～2kg/t，加钛前渣中（FeO+MnO）≤1.0wt%，加钛前钢中活度氧≤25ppm；
（3）喂钛线前软吹3～5min，喂钛线后软吹8～10min出站；出站Als控制在50～100ppm；
（4）浇铸：开浇炉次中包到位后，开始向中包内吹氩气，直至中包停浇；浇铸过程长水口采用氩封保护；浸入水口与中间包上水口采用石棉垫保护。
本发明所述步骤（4）中采用低硅高镁覆盖剂，MgO含量82～88wt%，SiO2含量5wt%及以下。
本发明所述步骤（4）中，中间包过热度为40～50℃，保护渣厚度为25～30 mm。
本发明所述步骤（1）中，出钢过程采用600～800NL/min强氩气搅拌。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明未借助真空处理设备，在常规的冶炼设备条件下，通过***优化炼钢、精炼和连铸生产工艺，冶炼高钛焊丝钢时获得良好脱氧、稳钛效果的同时，将钢中非金属夹杂物的组成控制在Al2O3-Ti2O3-MgO相图较低熔点区域（约1500℃）,减轻水口结瘤。本发明冶炼工艺简单，通用性强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1中Al2O3-Ti2O3-MgO渣系夹杂物的成分在相图中的分布图；
图2是本发明实施例2中Al2O3-Ti2O3-MgO渣系夹杂物的成分在相图中的分布图。
具体实施方式
本控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法采用下述工艺步骤：
（1）转炉冶炼过程：转炉控制终点C 0.03～0.04wt%，出钢温度1620～1640℃，S≤0.025wt%、P≤0.015wt%。出钢开始至完毕全过程采用600～800NL/min强氩气搅拌，促进初始一次脱氧形成的夹杂物充分上浮和排除。出钢量1/3后开始脱氧合金化，出钢采用碳粉预脱氧，硅铝钡终脱氧。出钢过程加完合金料10s后加石灰。
（2）LF精炼过程：
A、LF精炼渣系控制：精炼过程通过造还原渣和加铝操作对钢液进一步脱氧。为满足钢中总氧含量T[O]要求以及顶渣对于夹杂物吸附能力，精炼渣选取CaO-SiO2-CaF2渣系；精炼渣碱度至2.0～2.5。进站氧位10～15ppm立即喂铝线0.15～0.30m/t，给电化渣时加铝粉0.07～0.10kg/t、碳化钙3～4kg/t造还原渣；氧位15ppm以上喂铝线0.40～0.50m/t，给电化渣时加铝粉0.10～0.15kg/t、碳化钙4～6kg/t造还原渣。化渣后继续加碳化钙深造渣，碳化钙加入总量1～2kg/t，加钛前必须保证白渣效果。目标：加钛前渣中（FeO+MnO）≤1.0wt%，加钛前钢中活度氧≤25ppm。--原文“给电化渣时加铝粉0.07～0.15kg/t”修改为与权利要求一致的“给电化渣时加铝粉0.10～0.15kg/t”。
B、LF炉钛合金化控制：采用喂低氮低铝钛线方式加钛，喂钛线前软吹3～5min，喂钛线后软吹8～10min出站。控制出站Als在50～100ppm，夹杂物为Al2O3-Ti2O3-MgO系夹杂物。实践证明合理的合金化路线可显著降低铝钛氧化物夹杂的数量，提高钢水洁净度。
（3）浇铸过程：
A、全程保护浇注：开浇炉次中包到位后，开始向中包内吹氩气，直至中包停浇；浇铸过程长水口采用氩封保护；浸入水口与中间包上水口采用石棉垫保护。
B、中间包覆盖剂：主要调整覆盖剂MgO和SiO2含量，避免与钢水中Ti氧化生产TiO2夹杂，采用低硅高镁覆盖剂，MgO含量82～88%，SiO2含量5%及以下。大包钢水开浇后开始加入30袋（每袋10kg），保证中包液面不裸露。
C、结晶器保护渣：钢水在结晶器弯月面处大量析出TiN，并聚集在钢液与保护渣界面处，与保护渣中的Fe2O3反应，放出氮气，促使局部钢液温度下降，冷凝后形成“结鱼”。通过提高中间包过热度（40～50℃）及通过覆盖较厚的保护渣（厚度25～30mm）保持弯月面处较高的温度，抑制TiN析出。本发明采用的保护渣要具有较低的熔化温度（1200℃及以下）、较快的熔速（50S及以内），较低的碱度（1.1及以下）和合适的粘度（0.5～0.7 Pa·S），从而具有玻璃渣的润滑及防氧化效果好的特征，使之特别适用于高钛合金焊丝用钢的连铸使用，可有效防止高钛合金钢中Ti等合金元素的氧化，并且能有效防止Ti氧化后生产氧化钛对保护渣性能及使用效果恶化的影响，防止结晶器内保护渣结壳，明显改善润滑效果和提高铸坯质量。
实施例1－6：本控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法的具体工艺如下所述。
（1）采用上述工艺过程，各实施例转炉冶炼过程的工艺参数控制如表1所示，炼的钢水量约70t/炉。
表1：转炉过程控制参数
（2）各实施例LF精炼过程的工艺参数控制如表2－3所示。
表2：LF精炼过程中渣系控制参数
表3：LF精炼过程中钛合金化控制参数
（3）各实施例浇铸过程的工艺参数控制如表4所示。
表4：连铸过程控制参数
上述实施例通过***优化炼钢、精炼和连铸生产工艺，冶炼高钛焊丝钢时获得良好脱氧、稳钛效果的同时，将钢中非金属夹杂物的组成控制在Al2O3-Ti2O3-MgO相图较低熔点区域；其中，实施例1的非金属夹杂物组成控制在Al2O3-Ti2O3-MgO相图如图1所示，实施例2的非金属夹杂物组成控制在Al2O3-Ti2O3-MgO相图如图2所示。
图1中，1600℃线之间的区域内，熔点在1600℃以下；同理，1400℃线之间的区域内，熔点在1400℃以下。黑点在图中代表钢中夹杂物，由图1可见，6个黑点，有4个在1400℃线之间的区域内，即熔点在1400℃以下；有1个在1400℃线与1600℃线之间的区域内，即熔点在1400～1600℃之间；有1个在1600℃线上，即熔点约1600℃。
图2中有2个黑点，1个在1400℃线之间的区域内，即熔点在1400℃以下；1个在1400℃线与1600℃线之间接近1400℃线的区域内，即熔点在1500℃以下。

Claims (4)

1.一种控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法，其特征在于，其包括下述工艺步骤：（1）转炉冶炼：控制终点C 0.03～0.04wt%，出钢温度1620～1640℃，S≤0.025wt%、P≤0.015wt%；出钢过程采用强氩气搅拌；出钢量1/3后开始脱氧合金化，采用碳粉预脱氧，硅铝钡终脱氧；出钢过程加完合金料10s后加石灰；
（2）LF精炼渣：精炼过程通过造还原渣和加铝操作对钢液进一步脱氧；精炼渣选取CaO-SiO2-CaF2渣系，碱度为2.0～2.5；进站氧位10～15ppm时，喂铝线0.15～0.30m/t，给电化渣时加铝粉0.07～0.10kg/t、碳化钙3～4kg/t造还原渣；氧位15ppm以上时，喂铝线0.40～0.50m/t，给电化渣时加铝粉0.10～0.15kg/t、碳化钙4～6kg/t造还原渣；化渣后继续加碳化钙深造渣，碳化钙加入总量1～2kg/t，加钛前渣中（FeO+MnO）≤1.0wt%，加钛前钢中活度氧≤25ppm；
（3）喂钛线前软吹3～5min，喂钛线后软吹8～10min出站；出站Als控制在50～100ppm；
（4）浇铸：开浇炉次中包到位后，开始向中包内吹氩气，直至中包停浇；浇铸过程长水口采用氩封保护；浸入水口与中间包上水口采用石棉垫保护。
2.根据权利要求1所述控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法，其特征在于：所述步骤（4）中采用低硅高镁覆盖剂，MgO含量82～88wt%，SiO2含量5wt%及以下。
3.根据权利要求1所述控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法，其特征在于：所述步骤（4）中，中间包过热度为40～50℃，保护渣厚度为25～30 mm。
4.根据权利要求1、2或3所述控制高熔点夹杂物的高钛焊丝钢生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中，出钢过程采用600～800NL/min强氩气搅拌。
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