專利名稱：一種碳鋼焊絲用鋼的爐外精煉生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種碳鋼焊絲用鋼的爐外精煉生產(chǎn)方法，應(yīng)用于各種類碳鋼焊絲用鋼的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
近十年來，高速發(fā)展起來的氣保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲成為一種理想的高效焊接材料，該焊絲可實(shí)現(xiàn)全位置的高速度和高熔敷化焊接。焊絲是由鋼材拉拔而成，焊絲質(zhì)量很大程度上依賴于鋼材的質(zhì)量水平。尤其氣保護(hù)電弧焊用焊絲，其制做過程中拉拔變形量可達(dá)90%以上，最高達(dá)到98%，因此對原料鋼材
的表面質(zhì)量、鋼質(zhì)潔凈度、顯微組織及機(jī)械性能等影響拉拔性能的指標(biāo)均要求苛刻。為保證提供的鋼材滿足焊絲的制做和使用要求，國內(nèi)鋼廠在生產(chǎn)焊絲用鋼，尤其是用于制做氣保護(hù)電弧焊用焊絲的鋼材時(shí)，工藝上大多采用精品路線鐵水一轉(zhuǎn)爐一LF精煉一方坯全保護(hù)澆鑄一鋼坯精整一高速線材軋制?，F(xiàn)行成熟工藝中廣泛應(yīng)用了 LF爐外精煉措施，部分高端品種在LF精煉后還增添了 RH或VD真空處理過程，此外視入爐鐵水的質(zhì)量情況有時(shí)需進(jìn)行脫硫預(yù)處理。有鋼廠嘗試使用鋼包底吹氬氣的爐外精煉方法生產(chǎn)焊絲用鋼，但在成分均勻性、鋼質(zhì)潔凈度等方面存在問題，導(dǎo)致鋼材品質(zhì)不能滿足使用要求。與LF精煉方法比較，鋼包底吹氬氣的處理方法生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低，利于生產(chǎn)的組織安排和生產(chǎn)成本的降低，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，使用后者更有利于產(chǎn)品競爭力的提高。首鋼總公司在焊絲用鋼的生產(chǎn)上有著二十多年的歷史，積累了深厚的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，最近在碳素焊條鋼、部分埋弧焊絲用鋼等品種的生產(chǎn)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用鋼包底吹氬氣替代LF爐外精煉，建立了成熟穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，具備開發(fā)碳鋼用氣保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲用鋼(以下簡稱碳鋼焊絲用鋼)新生產(chǎn)工藝的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，首鋼利用鋼包底吹氬氣精煉法生產(chǎn)的碳鋼焊絲用鋼，可將產(chǎn)品中各元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)波動(dòng)控制在C±0. 02%、Si±0. 05%、Mn±0. 05%水平，完全滿足用戶需求，同時(shí)噸鋼節(jié)約成本約80元，實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率生產(chǎn)各類碳鋼焊絲用鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種碳鋼焊絲用鋼的爐外精煉生產(chǎn)方法，可用于穩(wěn)定地工業(yè)化生產(chǎn)各種類碳鋼焊絲用鋼。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝為使用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐粗煉鋼水；出鋼時(shí)進(jìn)行鋼包內(nèi)脫氧合金化；鋼水吊運(yùn)至吹氬站，鋼包底吹氬氣，調(diào)整鋼水成分，并控制鋼水氧含量等指標(biāo)；成分、溫度、潔凈度均處理合適后的鋼水吊運(yùn)至方坯鑄機(jī)進(jìn)行澆鑄。工藝路線中用鋼包底吹氬氣精煉工藝代替了傳統(tǒng)的LF爐外精煉工藝。鋼包底吹氬氣精煉不具備加熱功能，因此，鋼包底吹氬氣精煉工藝與LF精煉工藝相比，存在諸多技術(shù)控制難點(diǎn)首先，冶煉過程必須保證合理的鋼水溫度，如果溫度不能得到保證，輕則影響鑄坯質(zhì)量，重則導(dǎo)致生產(chǎn)中斷；其次就是在保證冶煉過程溫度的前提下，完成對鋼水質(zhì)量的控制，即將原LF精煉工藝中成分微調(diào)、脫硫、去夾雜等功能，分解至現(xiàn)工藝路線中各工序來實(shí)現(xiàn)。為了用鋼包底吹氬氣工藝冶煉出成分穩(wěn)定的碳鋼焊絲用鋼，以實(shí)現(xiàn)降低成本的目標(biāo)，冶煉過程具體控制的技術(shù)參數(shù)如下I、轉(zhuǎn)爐原料為預(yù)脫硫鐵水(鐵水中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0. 020%)和廢鋼，鐵水脫硫方式不限，如KR脫硫、鐵水包噴鎂脫硫等；鐵水入爐后，再按鐵水與廢鋼質(zhì)量比例10:1加入廢鋼。轉(zhuǎn)爐要求具備復(fù)吹功能，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼溫度控制1700 1750°C，終點(diǎn)時(shí)鋼水中各元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)碳彡0. 04%、磷彡0. 017%、硫彡0. 018%，終點(diǎn)氧活度彡0. 12%。2、使用擋渣球或擋渣錐實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的擋渣出鋼，下渣渣厚控制< 60_，出鋼過程向鋼水加入合成渣2-3Kg/噸鋼，控制渣堿度R (R=Ca0wt%/Si02wt%)范圍3. 2-3. 6。所述的合成渣，其主要組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ca0%=55-75%、Si02%=5_12%、Mg0%=5_15%，余量為雜質(zhì)。
3、脫氧在出鋼過程同時(shí)進(jìn)行，采用鋁、硅、錳復(fù)合脫氧方式，前期加入含鋁脫氧劑強(qiáng)脫氧，可用鋁鐵、鋁錳鐵或硅鋁鋇合金，也可將上述合金復(fù)合使用，加入量折合純鋁I. SKg/噸鋼；出鋼中期加入低碳硅錳合金和低碳硅鐵，加入量目標(biāo)分別為噸鋼5-9Kg和3_6Kg。所述的低碳硅錳合金，其Mn%=60-70%、Si%=20-30%、C ( 1%，余量為Fe等；所述的低碳硅鐵，其Si%=75-80%、C^O. 03%，余量為Fe及雜質(zhì)。4、生產(chǎn)過程鋼水用鋼包均使用潔凈紅包，所述的潔凈紅包是指在線周轉(zhuǎn)溫度在線周轉(zhuǎn)溫度不低于900°C、具備良好底吹氬氣條件的鋼包。5、鋼水到吹氬工作站，渣面加硅鐵粉實(shí)現(xiàn)渣面間接脫氧。隨后預(yù)吹氬3-5分鐘，再測溫并取樣檢驗(yàn)成分，若鋼水溫度彡1620°C，則正常處理，否則吊運(yùn)至LF升溫處理；根據(jù)取樣檢驗(yàn)成分的結(jié)果，使用低碳硅鐵、中碳錳鐵和碳線依次調(diào)整鋼水的硅、錳和碳含量至鋼種各鋼種質(zhì)量要求范圍(詳見標(biāo)準(zhǔn)要求，如GB/T 3429、GB/T 8110等)。6、成分調(diào)整完畢后，以50L/min的流量從鋼包底吹氬氣，時(shí)間保持8_15分鐘，并要求底吹結(jié)束時(shí)鋼水溫度不低于1580°C。7、底吹氬氣處理過程不使用硅鈣包芯線，處理結(jié)束后吊運(yùn)鋼水上鑄機(jī)。8、嚴(yán)格控制各工序生產(chǎn)周期，煉鋼周期40-50min，底吹氬氣精煉周期35_40min，確保鋼水能按時(shí)上鑄機(jī)，保證連鑄工序的順行。經(jīng)實(shí)踐證明本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠生產(chǎn)出質(zhì)量滿足要求的碳鋼焊絲用鋼，其鋼質(zhì)潔凈度等指標(biāo)均與傳統(tǒng)工藝下的產(chǎn)品水平相當(dāng)，主要化學(xué)成分均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且含量穩(wěn)定，如C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)范圍±0. 02%,Si、Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)范圍均為±0. 05%，P、S元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不超過0. 020%，盤條氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 0040%。此外與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，成本可降約80元/噸鋼。本發(fā)明所述工藝生產(chǎn)各種類碳鋼焊絲用鋼，其優(yōu)點(diǎn)在于I、本發(fā)明中使用的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐有利于爐內(nèi)鋼水成分、溫度的均勻化，為生產(chǎn)全程溫度控制的精準(zhǔn)性提供了基礎(chǔ)條件；復(fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧反應(yīng)也更加充分，有利于控制終點(diǎn)鋼水的過氧化，為有效減少脫氧劑用量及控制脫氧帶來的夾雜物問題提供了良好的基礎(chǔ)。2、出鋼時(shí)控制下渣量以及增大合成渣的用量，有利于鋼水磷、硫含量的控制。3、轉(zhuǎn)爐鋼水的脫氧采用鋁、硅、錳復(fù)合脫氧方式，既保證了合金合理的收得率，也減少了鋁脫氧帶來的Al2O3非金屬夾雜物，有利于鋼質(zhì)潔凈度的控制，降低因Al2O3導(dǎo)致的水口堵塞風(fēng)險(xiǎn)，可提聞燒鑄過鋼量，有利于生廣效率的提聞和生廣成本的降低。4、合金化中使用硅錳合金，同時(shí)調(diào)配鋼水的硅、錳含量，相比單獨(dú)使用硅鐵和錳鐵，可減少合金總重近20%，相應(yīng)減少了熔化合金所需的熱能，有利于鋼水溫度的控制。5、潔凈紅包的使用有利于減少生產(chǎn)過程鋼水溫度的過多降低。6、本發(fā)明中鋼包底吹氬氣的精煉方法，與傳統(tǒng)的LF精煉工藝相比較，充分利用了轉(zhuǎn)爐碳氧反應(yīng)產(chǎn)生的熱能，節(jié)省了 LF的電加熱過程，減少了能源消耗，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了資源。7、充分發(fā)揮爐外精煉過程的底吹氬氣功能，延長底吹時(shí)間，加強(qiáng)鋼水的攪拌，有利于鋼水成分、溫度均勻化，也有利于促進(jìn)鋼水潔凈度水平的提高。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可在具備復(fù)吹轉(zhuǎn)爐、鋼包底吹氬氣工序和全保護(hù)澆鑄條件的鋼廠中實(shí)施。下表I至表4列出了首鋼總公司采用本發(fā)明生產(chǎn)碳鋼焊絲用鋼ER50-6時(shí)生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵參數(shù)實(shí)例和實(shí)物質(zhì)量水平。表I復(fù)吹轉(zhuǎn)爐工藝關(guān)鍵參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種碳鋼焊絲用鋼的爐外精煉生產(chǎn)方法，工藝路線為使用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐粗煉鋼水；出鋼時(shí)進(jìn)行鋼包內(nèi)脫氧合金化；鋼水吊運(yùn)至吹氬站，鋼包底吹氬氣，調(diào)整鋼水成分，并控制鋼水氧含量等指標(biāo)；成分、溫度、潔凈度均處理合適后的鋼水吊運(yùn)至方坯鑄機(jī)進(jìn)行澆鑄；工藝路線中用鋼包底吹氬氣精煉工藝代替了傳統(tǒng)的LF爐外精煉工藝，其特征在于，工藝中控制的技術(shù)參數(shù)如下 1)轉(zhuǎn)爐原料為預(yù)脫硫鐵水和廢鋼，鐵水入爐后，再按鐵水廢鋼的質(zhì)量比例10:1加入廢鋼；鐵水中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡O. 020% ； 2)轉(zhuǎn)爐具備復(fù)吹功能，終點(diǎn)出鋼溫度控制1700 1750°C，終點(diǎn)鋼水中各主要元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)應(yīng)滿足碳彡O. 04%、磷彡O. 017%、硫彡O. 018%，終點(diǎn)氧活度彡O. 12% ； 3)出鋼過程向鋼水加入合成渣2-3Kg/噸鋼，控制渣堿度R范圍3.2-3. 6 ；R=CaOwt0VSi02wt% ； 4)在出鋼過程采用鋁、硅、錳復(fù)合脫氧方式； 5)鋼水到吹氬工作站，渣面加硅鐵粉實(shí)現(xiàn)渣面間接脫氧；隨后吹氬3-5分鐘，測溫并取樣檢驗(yàn)成分，當(dāng)鋼水溫度彡1620°C，則正常處理，否則，吊運(yùn)至LF升溫處理；根據(jù)取樣檢驗(yàn)成分的結(jié)果，使用低碳硅鐵、中碳錳鐵和碳線依次調(diào)整鋼水的硅、錳和碳含量至鋼種質(zhì)量要求范圍； 6)成分調(diào)整完畢后，以50L/min的流量從鋼包底吹氬氣，時(shí)間保持8_15分鐘，并要求底吹結(jié)束時(shí)鋼水溫度不低于1580°C ;處理結(jié)束后吊運(yùn)鋼水上鑄機(jī)； 7)控制各工序生產(chǎn)周期，煉鋼周期40-50min，底吹氬氣精煉周期35_40min，確保鋼水能按時(shí)上鑄機(jī)，保證連鑄工序的順行。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的合成渣，其組分的質(zhì)量百分含量為Ca0%=55-75%、Si02%=5_12%、Mg0%=5_15%，余量為雜質(zhì)。
3.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的復(fù)合脫氧方式為前期加入含鋁脫氧劑強(qiáng)脫氧，用鋁鐵、鋁錳鐵或硅鋁鋇合金，或者將上述合金復(fù)合使用，加入量折合純鋁I.SKg/噸鋼；出鋼中期加入低碳硅錳合金和低碳硅鐵。
全文摘要
一種碳鋼焊絲用鋼的爐外精煉生產(chǎn)方法，屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。其工藝路線為使用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐粗煉的鋼水，出鋼時(shí)進(jìn)行鋼包內(nèi)脫氧合金化，后鋼水吊運(yùn)至吹氬站，鋼水在吹氬站通過鋼包底吹氬氣調(diào)整鋼水成分，并控制鋼中氧含量等指標(biāo)，成分、溫度、潔凈度均處理合適后的鋼水吊運(yùn)至方坯鑄機(jī)進(jìn)行澆鑄。利用低成本的鋼包底吹氬氣精煉法替代了原有的LF精煉工藝，通過全程控制實(shí)現(xiàn)對鋼水的成分調(diào)整、脫硫、去夾雜等，穩(wěn)定生產(chǎn)出質(zhì)量合格的鋼水。優(yōu)點(diǎn)在于，可代替LF爐外精煉生產(chǎn)工藝生產(chǎn)各種類碳鋼焊絲用鋼，其鋼質(zhì)化學(xué)成分均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，含量穩(wěn)定；C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)±0.02%，Si、Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為±0.05%，P、S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不超過0.020%，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.0040%；降成本約80元/噸鋼。
文檔編號C21C7/072GK102851447SQ20121033569
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者王立峰, 陳濤, 呂迺冰, 唐國志, 易敏, 佟倩 申請人:首鋼總公司