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CN106755731A - 一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法 - Google Patents

一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法 Download PDF

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CN106755731A CN201611205721.1A CN201611205721A CN106755731A CN 106755731 A CN106755731 A CN 106755731A CN 201611205721 A CN201611205721 A CN 201611205721A CN 106755731 A CN106755731 A CN 106755731A
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Abstract

本发明涉及一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，包括以下步骤：机械搅拌法对铁水脱硫、脱硫后的铁水通过脱磷转炉冶炼、脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼、脱碳转炉的出钢进行循环脱气法精炼、循环脱气法精炼后的钢水进行钢包精炼、钢包精炼后的钢水进行板坯连铸。该双联工艺生产低碳焊丝钢的方法能保证焊丝性能良好，提高焊丝的冶金质量。

Description

一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法。
背景技术
随着焊接技术和工业自动化程度的提高，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，焊接材料是焊接技术的基础，它为先进的焊接工艺、焊接设备提供支撑，我国焊丝的产量也在快速增长。焊丝的广泛用途决定了焊丝钢要有良好的拉拔性能和焊接性能，因而对钢中的化学成分的质量分数均有严格的要求。
焊丝的性能直接关系到整个焊接结构的综合性能和安全，包括力学性能，耐高温性能，抗蠕变性能和焊接工艺性能等。焊丝钢化学成分决定焊丝的内在质量，而焊丝的焊接工艺性能将直接影响焊缝的质量乃至整个焊接结构的安全性，因此对焊丝钢的冶炼成分具有严格的要求。
现有技术中的生产方法无法保证焊丝成分均匀，可能存在严重的成分偏析，拉拔性能较差。
发明内容
本发明提供了一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，解决了或部分解决了现有技术中的生产方法无法保证焊丝成分均匀，可能存在严重的成分偏析，拉拔性能较差的技术问题，实现了保证焊丝性能良好，提高焊丝的冶金质量的技术效果。
本发明提供的一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，包括以下步骤：
通过机械搅拌法对铁水脱硫，以质量百分比计算，脱硫后的所述铁水的S≤0.0005％；
将脱硫后的所述铁水通过脱磷转炉冶炼，以质量百分比计算，所述脱磷转炉的出钢的C≤3.5％，Si≤0.0020％，S≤0.0040％；
将所述脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼，以质量百分比计算，所述脱碳转炉的出钢的C≤0.05％，Si≤0.010％；
对所述脱碳转炉的出钢进行循环脱气法精炼，以质量百分比计算，所述循环脱气法精炼后的钢水的C≤0.01％，Si≤0.0045％，S≤0.0050％，N≤0.0018％；
对所述循环脱气法精炼后的钢水进行钢包精炼，以质量百分比计算，所述钢包精炼后的钢水的C≤0.03％，Si≤0.0090％，S≤0.0030％，N≤0.0028％；
对所述钢包精炼后的钢水进行板坯连铸。
作为优选，所述脱磷转炉的出钢的温度为1300～1320℃。
作为优选，所述脱碳转炉冶炼的过程中全程吹氩且控制所述脱碳转炉的炉后氮≤15ppm；
所述脱碳转炉的终点温度为1685～1705℃；
出钢过程中加入白灰及萤石，进行不脱氧出钢，按照前后滑板挡渣操作；所述出钢的时间为6～8min。
作为优选，所述循环脱气法精炼过程中，钢水升温吹氧量≤150Nm3，真空处理时间≥6min，镇静时间≥10min；
所述循环脱气法精炼过程选择前期真空槽，整个精炼过程的增氮≤3ppm。
作为优选，所述钢包精炼的到站温度为1575～1585℃；
所述钢包精炼的结束温度为1590～1610℃。
作为优选，所述钢包精炼的增氮≤8ppm。
作为优选，所述板坯连铸采用钢包、中间包及结晶器全程保护浇铸。
作为优选，所述钢包开浇时先上套管后开浇，停浇时先停浇后摘套管；
所述中间包加高碱度覆盖剂，中间包到结晶器之间采用浸入式水口。
作为优选，所述结晶器的液面波动控制在±3mm，过热度为25～40℃；
所述结晶器的保护渣层厚度为10～12mm。
作为优选，所述板坯连铸的铸机的三路氩气流量都小于＜5Nl/min。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了机械搅拌法对铁水脱硫、脱硫后的铁水通过脱磷转炉冶炼、脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼、脱碳转炉的出钢进行循环脱气法精炼(RH精炼)、循环脱气法精炼后的钢水进行钢包精炼(LF精炼)、钢包精炼后的钢水进行板坯连铸，实现对低碳焊丝钢的RH+LF双联工艺生产方法，以质量百分比计算，使低碳焊丝钢的C≤0.03％，Si≤0.0090％，S≤0.0030％，N≤0.0028％，保证生产的低碳焊丝钢具有良好的拉拔性能和焊接性能。这样，有效解决了现有技术中的生产方法无法保证焊丝成分均匀，可能存在严重的成分偏析，拉拔性能较差的技术问题，实现了保证焊丝性能良好，提高焊丝的冶金质量的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，解决了或部分解决了现有技术中的生产方法无法保证焊丝成分均匀，可能存在严重的成分偏析，拉拔性能较差的技术问题，通过铁水KR脱硫、脱磷转炉、脱碳转炉、RH精炼、LF精炼、板坯连铸的工艺，实现了保证焊丝性能良好，提高焊丝的冶金质量的技术效果。
参见附图1，本发明提供的一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，包括以下步骤：
S1：通过机械搅拌法(KR)对铁水脱硫，以质量百分比计算，脱硫后的铁水的S≤0.0005％；KR工序要求深脱硫，KR扒渣后要见亮面，严控脱硫带渣量。
S2：将脱硫后的铁水通过脱磷转炉冶炼，以质量百分比计算，脱磷转炉的出钢的C≤3.5％，Si≤0.0020％，S≤0.0040％；脱磷转炉的出钢的温度为1300～1320℃。
S3：将脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼，以质量百分比计算，脱碳转炉的出钢的C≤0.05％，Si≤0.010％；脱碳转炉冶炼的过程中全程吹氩且采用低氮模式，控制脱碳转炉的炉后氮≤15ppm；脱碳转炉的终点温度为1685～1705℃；出钢过程中加入白灰及萤石，进行不脱氧出钢，按照前后滑板挡渣操作，减少下渣；出钢的时间为6～8min。冶炼过程中选择合适的枪位以及供氧流量，加强熔池搅拌，要求保持全程化渣良好。
S4：对脱碳转炉的出钢进行循环脱气法(RH)精炼，以质量百分比计算，循环脱气法精炼后的钢水的C≤0.01％，Si≤0.0045％，S≤0.0050％，N≤0.0018％；RH精炼过程中，钢水升温吹氧量≤150Nm3，真空处理时间≥6min，镇静时间≥10min；循环脱气法精炼过程选择前期真空槽，整个精炼过程的增氮≤3ppm。RH精炼对于钢水的脱碳、脱气、升温、均匀钢水温度和成分、去除夹杂物等方面，精炼效果好，处理周期短，生产能力大，非常适合与大型转炉相配合。
S5：对循环脱气法精炼后的钢水进行钢包(LF)精炼，以质量百分比计算，钢包精炼后的钢水的C≤0.03％，Si≤0.0090％，S≤0.0030％，N≤0.0028％；钢包精炼的到站温度为1575～1585℃；钢包精炼的结束温度为1590～1610℃，钢包精炼的增氮≤8ppm。LF精炼的造渣操作为深脱硫模式处理，LF结束温度为：第一炉1600～1610℃，连浇1590～1610℃，LF精炼的任务主要是造渣脱S，LF炉处理过程不进行深脱硫以防止增硅，根据进站及过程S含量控制脱S搅拌时间，只要达到所需要求的S含量即可。LF精炼工序采用全程关闭除尘、控制升温过程的氩气流量。
S6：对钢包精炼后的钢水进行板坯连铸。板坯连铸采用钢包、中间包及结晶器全程保护浇铸，避免了钢水的二次氧化，有效减少了连铸坯的夹杂物。钢包开浇时先上套管后开浇，停浇时先停浇后摘套管；中间包加高碱度覆盖剂，中间包到结晶器之间采用浸入式水口。结晶器的液面波动控制在±3mm，过热度为25～40℃；结晶器的保护渣层厚度为10～12mm。板坯连铸的铸机的三路氩气流量都小于5Nl/min，同时调整背压达到0.2bar以上。
其中，对于焊丝用钢，钢中硫化夹杂物使钢的延展性和韧性降低，S含量过高，盘条拉拔性能变差，盘条成材率降低；碳素焊条钢经拉拔后，用作焊条钢芯，要求成分稳定，钢中S等有害元素含量尽可能低，而且钢中Si，N含量也要求控制在一定范围内，Si的质量分数直接影响焊缝金属的力学性能和抗气孔性能以及制造工艺性能，钢中Si质量分数的高低直接影响焊条性能，因此对Si的质量分数限制严格，Si对焊条质量的危害主要在于它在焊缝中有降低塑性的倾向。N在钢中能够起到强化和稳定奥氏体的作用，但N含量过高，加热过程中有害元素作为第二相析出，降低钢的物理、机械性能，使钢老化，N元素也是焊缝金属形成气孔的主要因素之一，必须严格控制钢中N含量。氮在钢中以氮化物形式存在，其含量影响钢的时效性能，同时氮化物析出还会引起金属晶格扭曲而产生较大的内应力，从而恶化了钢的塑性和冲击韧性使钢变脆。
本申请提供的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，通过机械搅拌法对铁水脱硫、脱硫后的铁水通过脱磷转炉冶炼、脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼、脱碳转炉的出钢进行循环脱气法精炼(RH精炼)、循环脱气法精炼后的钢水进行钢包精炼(LF精炼)、钢包精炼后的钢水进行板坯连铸，实现对低碳焊丝钢的RH+LF双联工艺生产方法，严格控制钢水中Si、S和N的含量，以质量百分比计算，使低碳焊丝钢的C≤0.03％，Si≤0.0090％，S≤0.0030％，N≤0.0028％，保证生产的低碳焊丝钢具有良好的拉拔性能和焊接性能。
下面结合附图和实施例对本发明提供的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法进行详细描述：
实施例一
采用铁水KR脱硫→脱磷转炉→脱碳转炉→RH精炼→LF精炼→板坯连铸的工艺路线生产低碳、低硅、低硫、低氮的焊丝钢。
S1：铁水采用KR搅拌脱S，脱硫后铁水的C含量为4.3％，Si含量为0.13％，S含量为0，出站铁水的温度为1323℃。
S2：脱磷转炉的出钢温度为1312℃，C含量为3.4％，P含量为0.036％，S含量为0.0038％。
S3：脱碳转炉冶炼后的终点温度为1703℃，终点C含量为0.027％，终点氧含量为0.0741％，炉后N含量检测为0.0014％。出钢过程加入白灰，萤石，全部使用滑板前后挡渣，挡渣效果良好，出钢时间为6min。
S4：RH精炼的真空处理时间20min，RH精炼结束后，C含量为0.0084％，Si含量为0.0043％，S含量为0.0047％，N含量为0.0013％。
S5：LF精炼中对进站钢水渣改质，添加铝粒，铝铁，锰铁。LF炉处理过程不进行深脱硫以防止增硅，LF精炼结束的S含量为0.0024％，N含量为0.0020％，Si含量为0.0078％。
S6：采用全保护浇铸，开浇时先上套管后开浇，停浇时先停浇后摘套管，该浇次铸坯断面230mm×1600mm，目标拉速为1.35m/min，浇铸采用80t中间包，浸入式水口，高碱中包覆盖剂，结晶器低碳保护渣。使用结晶器液面自动控制，液面波动控制在±3mm以内，过热度35℃，成品的C含量为0.029％，Si含量为0.0081％，N含量为0.0020％，S含量为0.0020％，成份全部合格，满足成品要求。
实施例二
采用铁水KR脱硫→脱磷转炉→脱碳转炉→RH精炼→LF精炼→板坯连铸的工艺路线生产低碳、低硅、低硫、低氮的焊丝钢。
S1：铁水采用KR搅拌脱S，脱硫后铁水的C含量为4.1％，Si含量为0.14％，S含量为0.0002％，出站铁水的温度为1326℃。
S2：脱磷转炉的出钢温度为1315℃，C含量为3.2％，P含量为0.031％，S含量为0.0037％。
S3：脱碳转炉冶炼后的终点温度为1698℃，终点C含量为0.033％，终点氧含量为0.0762％，炉后N含量检测为0.0011％。出钢过程加入白灰，萤石，全部使用滑板前后挡渣，挡渣效果良好，出钢时间为7min。
S4：RH精炼的真空处理时间20min，RH精炼结束后，C含量为0.0081％，Si含量为0.0040％，S含量为0.0049％，N含量为0.0016％。
S5：LF精炼中对进站钢水渣改质，添加铝粒，铝铁，锰铁。LF炉处理过程不进行深脱硫以防止增硅，LF精炼结束的S含量为0.0024％，N含量为0.0023％，Si含量为0.0082％。
S6：采用全保护浇铸，开浇时先上套管后开浇，停浇时先停浇后摘套管，该浇次铸坯断面230mm×1600mm，目标拉速为1.40m/min，浇铸采用80t中间包，浸入式水口，高碱中包覆盖剂，结晶器低碳保护渣。使用结晶器液面自动控制，液面波动控制在±3mm以内，过热度32℃，成品的C含量为0.027％，Si含量为0.0074％，N含量为0.0023％，S含量为0.0026％，成份全部合格，满足成品要求。
实施例三
采用铁水KR脱硫→脱磷转炉→脱碳转炉→RH精炼→LF精炼→板坯连铸的工艺路线生产低碳、低硅、低硫、低氮的焊丝钢。
S1：铁水采用KR搅拌脱S，脱硫后铁水的C含量为4.2％，Si含量为0.11％，S含量为0.0001％，出站铁水的温度为1324℃。
S2：脱磷转炉的出钢温度为1318℃，C含量为3.1％，P含量为0.029％，S含量为0.0035％。
S3：脱碳转炉冶炼后的终点温度为1688℃，终点C含量为0.034％，终点氧含量为0.0795％，炉后N含量检测为0.0012％。出钢过程加入白灰，萤石，全部使用滑板前后挡渣，挡渣效果良好，出钢时间为8min。
S4：RH精炼的真空处理时间15min，RH精炼结束后，C含量为0.0084％，Si含量为0.0042％，S含量为0.0047％，N含量为0.0015％。
S5：LF精炼中对进站钢水渣改质，添加铝粒，铝铁，锰铁。LF炉处理过程不进行深脱硫以防止增硅，LF精炼结束的S含量为0.0023％，N含量为0.0025％，Si含量为0.0084％。
S6：采用全保护浇铸，开浇时先上套管后开浇，停浇时先停浇后摘套管，该浇次铸坯断面230mm×1600mm，目标拉速为1.35m/min，浇铸采用80t中间包，浸入式水口，高碱中包覆盖剂，结晶器低碳保护渣。使用结晶器液面自动控制，液面波动控制在±3mm以内，过热度29℃，成品的C含量为0.026％，Si含量为0.0077％，N含量为0.0026％，S含量为0.0021％，成份全部合格，满足成品要求。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了机械搅拌法对铁水脱硫、脱硫后的铁水通过脱磷转炉冶炼、脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼、脱碳转炉的出钢进行循环脱气法精炼(RH精炼)、循环脱气法精炼后的钢水进行钢包精炼(LF精炼)、钢包精炼后的钢水进行板坯连铸，实现对低碳焊丝钢的RH+LF双联工艺生产方法，以质量百分比计算，使低碳焊丝钢的C≤0.03％，Si≤0.0090％，S≤0.0030％，N≤0.0028％，保证生产的低碳焊丝钢具有良好的拉拔性能和焊接性能。这样，有效解决了现有技术中的生产方法无法保证焊丝成分均匀，可能存在严重的成分偏析，拉拔性能较差的技术问题，实现了保证焊丝性能良好，提高焊丝的冶金质量的技术效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过机械搅拌法对铁水脱硫，以质量百分比计算，脱硫后的所述铁水的S≤0.0005％；
将脱硫后的所述铁水通过脱磷转炉冶炼，以质量百分比计算，所述脱磷转炉的出钢的C≤3.5％，Si≤0.0020％，S≤0.0040％；
将所述脱磷转炉的出钢送入脱碳转炉冶炼，以质量百分比计算，所述脱碳转炉的出钢的C≤0.05％，Si≤0.010％；
对所述脱碳转炉的出钢进行循环脱气法精炼，以质量百分比计算，所述循环脱气法精炼后的钢水的C≤0.01％，Si≤0.0045％，S≤0.0050％，N≤0.0018％；
对所述循环脱气法精炼后的钢水进行钢包精炼，以质量百分比计算，所述钢包精炼后的钢水的C≤0.03％，Si≤0.0090％，S≤0.0030％，N≤0.0028％；
对所述钢包精炼后的钢水进行板坯连铸。
2.如权利要求1所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述脱磷转炉的出钢的温度为1300～1320℃。
3.如权利要求1所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述脱碳转炉冶炼的过程中全程吹氩且控制所述脱碳转炉的炉后氮≤15ppm；
所述脱碳转炉的终点温度为1685～1705℃；
出钢过程中加入白灰及萤石，进行不脱氧出钢，按照前后滑板挡渣操作；所述出钢的时间为6～8min。
4.如权利要求1所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述循环脱气法精炼过程中，钢水升温吹氧量≤150Nm3，真空处理时间≥6min，镇静时间≥10min；
所述循环脱气法精炼过程选择前期真空槽，整个精炼过程的增氮≤3ppm。
5.如权利要求1所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述钢包精炼的到站温度为1575～1585℃；
所述钢包精炼的结束温度为1590～1610℃。
6.如权利要求1所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述钢包精炼的增氮≤8ppm。
7.如权利要求1所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述板坯连铸采用钢包、中间包及结晶器全程保护浇铸。
8.如权利要求7所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述钢包开浇时先上套管后开浇，停浇时先停浇后摘套管；
所述中间包加高碱度覆盖剂，中间包到结晶器之间采用浸入式水口。
9.如权利要求7所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述结晶器的液面波动控制在±3mm，过热度为25～40℃；
所述结晶器的保护渣层厚度为10～12mm。
10.如权利要求7所述的双联工艺生产低碳焊丝钢的方法，其特征在于，
所述板坯连铸的铸机的三路氩气流量都小于5Nl/min。
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