專利名稱：高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明波及一種鋼的生產工藝，具體的說是一種高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝。
背景技術：
合金焊絲(條)用鋼是用于生產焊接的材料，隨著焊接技術的發(fā)展，焊接材料的應用范圍日益擴大，對合金焊絲(條)用鋼的品種與質量提出了越來越高的要求。從焊接材料發(fā)展來看，氣體保護焊焊絲成為趨勢，該類焊絲焊接時通常使用C02進行保護，焊接時，由于電弧的高溫熱作用，C02氣體分解出原子氧，具有強烈的氧化性，C02本身也是一種活性氣體，具有一定的氧化性能。氧化反應的結果導致合金元素的大量燒損，如果合金量不足， 脫氧不充分，將導致焊縫中產生氣孔，焊接力學性能，特別是韌性將明顯下降；另外焊接時， 焊接電流波動大，熔滴呈短路或滴狀過渡，因此焊絲中除常規(guī)加入Si、Mn脫氧元素外，還要加入Ti、Zr、Al等強脫氧劑。鋼廠通常采用加入Ti的方式，由于Ti的加入，焊接時熔滴細化，電弧穩(wěn)定，飛濺減小，焊接性能變好。試驗表面過多的鈦則使夾雜物質點增多，增加了焊接后脆性，惡化了焊接組織的韌性，故高鈦合金焊絲(條)鋼用戶一般要求Ti的控制范圍為0. 12 - 0. 20%,該范圍較一般含鈦合結鋼中鈦的含量已較高。該系列鋼種成品要求C小于0. 10%,合金量大，精煉時間長。為確保成品的C含量達到要求，電爐冶煉時需深脫碳，電爐出鋼的初煉鋼水氧化性會過高。精煉過程脫氧難度大，脫氧不充分易導致鋼中氧含量高，鈦鐵等合金加入量大，收得率不穩(wěn)定；鋼中夾雜物含量高，鋼水純凈度不夠，澆注過程鋼水可澆性差，中包水口易結瘤，影響鑄坯內外在的質量。因此，現(xiàn)有技術中的高鈦合金焊絲(條)用鋼的冶煉工藝，對于控制鋼水純凈度、確保鋼水鈦的均勻性及穩(wěn)定性、鑄坯表面質量及鋼水可澆性的問題，都沒有得到很好的解決。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點，提出一種高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，可有效控制鋼水的純凈度，確保鋼水鈦的穩(wěn)定性，提高鑄坯表面質量。本發(fā)明解決以上技術問題的技術方案是
高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，包括電爐冶煉工序、精煉爐精煉工序、真空爐脫氣工序、二次精煉工序和連鑄澆注工序；
高鈦合金焊絲用鋼的重量百分比化學成分是0. 06% ≤ C ≤ 0. 08%,
I.45% ≤ Mn ≤ I. 55%, 0. 60%≤ Si ≤ 0. 80%, P ≤ 0. 020%, 0. 010% ≤ S ≤ 0. 020%, Cu ( 0. 15%, 0. 16% ≤ Ti ≤ 0. 18%, Al ( 0. 10%,余量為 Fe ；
電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的50 60%，使用集束氧槍供氧脫碳和造渣脫磷，出鋼溫度≥1630° C出鋼，出鋼前2分鐘停止供氧，補加脫氧護爐劑降低電爐內鋼水的氧含量，出鋼合金化過程前期加入復合中鋁合金加強鋼水脫氧；精煉爐精煉工序中，精煉爐加硅鋁鈣脫氧劑擴散脫氧造白渣，根據(jù)鋼種成分要求及取樣成分分析加入低碳錳鐵和硅鐵合金調整鋼水成分，達到符合真空處理的溫度1630 1650°C，除Ti和S易氧化成分外，其它成分滿足鋼種成分要求即進入真空爐處理；
真空爐脫氣工序中，低真空度I毫巴下保持10 15min，破真空后進入二次精煉；
二次精煉工序中，精煉溫度為1585 1600°C，加入低鋁鈦鐵調整鈦含量，攪拌I 2min后加入硫化鐵，攪拌I 2min后取棒棒糖樣分析，繼續(xù)保持靜攪，等所有成分合格后需確保軟吹氬15 40min，溫度在1565 1585° C后上連鑄進行澆注。本發(fā)明出鋼前2min停止供氧，補加脫氧護爐劑降低電爐內鋼水的氧含量，可有效控制鋼水的純凈度；出鋼合金化過程前期加入合適量復合中鋁以降低電爐初煉鋼水氧化性；使用低鋁鈦鐵合金增鈦確保鋼水鈦的穩(wěn)定性；在傳統(tǒng)冶煉流程(電爐初煉、精煉處理)基礎上增加以下二個工序強化鋼水脫氧，確保鋼水鈦的穩(wěn)定性⑴真空處理(脫氣、真空攪拌促進夾雜物大量上浮)；⑵二次精煉(調渣、調整鈦等成分、軟吹氬均勻成分溫度、促進夾雜物進一步上浮)。因此本發(fā)明的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝具有以下優(yōu)點⑴生產成本低，操作易于控制；⑵鋼水脫氧好，純凈度高，鈦成分均勻，收得率較高；⑶連鑄可澆性好， 澆注過程順利,鑄坯表面質量較好。本發(fā)明進一步限定的技術方案是
前述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，精煉爐精煉工序中，進VD時C按0. 06%、Si按
0.65%、S按≤0. 005%控制；進VD參考溫度連鑄第一爐1640 1650° C，連澆爐1630 1640° Co前述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，電爐冶煉工序中，脫氧護爐劑的重量百分比化學成分是7% ( CaO ( 12%, 0 < Al2O3 < 5%, 0 < SiO2 ( 12%, 50% ( MgO ( 60%, 15% ( TC (鈦合金)(20%, 0 < H2O ( 2. 0% ;脫氧護爐劑加入量為2 4kg/t。前述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，電爐冶煉工序中，復合中鋁合金的重量百分比化學成分是40% ≤ Al ≤45%, 0 < C ≤0. 2%, 0 < Si ≤ I. 0%, 0 < P ≤ 0. 04%, 0
< S ≤ 0. 05%, 0 < Cu ≤ 0. 05%, Fe :余量；復合中鋁合金加入量為I 2kg/t。前述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，精煉爐精煉工序中，硅鋁鈣脫氧劑的重量百分比化學成分是17. 0% ≤ Ca≤ 25. 0%, 25. 0% ≤ Al ≤33. 0%, 14. 0% ≤ Si ≤ 20. 0%, 0
< P ≤ 0. 06%, 0 < S≤ 0. 08%, 0 < C≤ 0. 9%，F(xiàn)e :余量；硅鋁鈣脫氧劑加入量為I 2kg/
to前述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，二次精煉工序中，低鋁鈦鐵加入量為
4. 2 4. 6kg/t,攪拌I 2min后加入硫化鐵:0. 5 0. 6kg/t。通過以上脫氧護爐劑、復合中鋁、脫氧劑、低鋁鈦鐵的加入及加入量控制，可進一步保證鋼水脫氧好，純凈度高，鈦成分均勻，收得率較高，鑄坯表面質量較好。
具體實施例方式實施例I
高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，包括電爐冶煉工序、精煉爐精煉工序、真空爐脫氣工序、二次精煉工序和連鑄澆注工序；
高鈦合金焊絲用鋼的重量百分比化學成分是c :0. 06%, Mn :1. 55%，Si :0. 60%, P 0.020%, S :0. 010%, Cu :0. 15%, Ti :0. 18%, Al :0. 10%,余量為 Fe ；
電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的50%，使用集束氧槍供氧脫碳和造渣脫磷，出鋼溫度1680° C出鋼，出鋼前2分鐘停止供氧，補加脫氧護爐劑降低電爐內鋼水的氧含量，出鋼合金化過程前期加入復合中鋁合金加強鋼水脫氧；脫氧護爐劑的重量百分比化學成分是CaO 7%, Al2O3 4%, SiO2 12%, MgO :60%，TC (鈦合金)15%, H2O :2. 0% ； 脫氧護爐劑加入量為2kg/t ;復合中鋁合金的重量百分比化學成分是A1 40%, C 0. 2%, Si
1.0%，P :0. 04%, S :0. 05%, Cu :0. 05%, Fe :余量；復合中鋁合金加入量為 lkg/1 ；
精煉爐精煉工序中，精煉爐加硅鋁鈣脫氧劑擴散脫氧造白渣，根據(jù)鋼種成分要求及取樣成分分析加入低碳錳鐵和硅鐵合金調整鋼水成分，達到符合真空處理的溫度1630°C，除 Ti和S易氧化成分外，其它成分滿足鋼種成分要求即進入真空爐處理；進VD時C按0. 06%、 Si按0.65%、S按彡0.005%控制；進VD參考溫度連鑄第一爐1640° C，連澆爐1630° C; 硅鋁鈣脫氧劑的重量百分比化學成分是Ca 17. 0%，Al 25. 0%，Si :14. 0%，P :0. 06%, S 0. 08%，C :0. 9%，F(xiàn)e :余量；硅鋁鈣脫氧劑加入量為lkg/t ；
真空爐脫氣工序中，低真空度I毫巴下保持lOmin，破真空后進入二次精煉；
二次精煉工序中，精煉溫度為1585°C，加入低鋁鈦鐵調整鈦含量，攪拌Imin后加入硫化鐵，攪拌Imin后取棒棒糖樣分析,繼續(xù)保持靜攪,等所有成分合格后需確保軟吹氬 15min，溫度在1565° C后上連鑄進行澆注；低鋁鈦鐵加入量為4. 2kg/t，攪拌Imin后加入硫化鐵0. 5kg/t。實施例2
高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，包括電爐冶煉工序、精煉爐精煉工序、真空爐脫氣工序、二次精煉工序和連鑄澆注工序；
高鈦合金焊絲用鋼的重量百分比化學成分是c :0. 08%，Mn :1.45%, Si :0. 80%，P 0. 010%, S :0. 020%, Cu :0. 10%, Ti :0. 16%, Al :0. 08%,余量為 Fe ；
電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的55%，使用集束氧槍供氧脫碳和造渣脫磷，出鋼溫度1630° C出鋼，出鋼前2分鐘停止供氧，補加脫氧護爐劑降低電爐內鋼水的氧含量，出鋼合金化過程前期加入復合中鋁合金加強鋼水脫氧；脫氧護爐劑的重量百分比化學成分是CaO 12%, Al2O3 4. 5%，0 < SiO2 :11%，MgO :55%，TC(鈦合金):17%， H2O :1. 5% ;脫氧護爐劑加入量為3kg/t ;復合中鋁合金的重量百分比化學成分是A1 43%, C 0. 1%，Si :0. 5%, P :0. 03%, S :0. 04%, Cu :0. 03%, Fe :余量；復合中鋁合金加入量為 I. 5kg/ t ；
精煉爐精煉工序中，精煉爐加硅鋁鈣脫氧劑擴散脫氧造白渣，根據(jù)鋼種成分要求及取樣成分分析加入低碳錳鐵和硅鐵合金調整鋼水成分，達到符合真空處理的溫度1640°C，除 Ti和S易氧化成分外，其它成分滿足鋼種成分要求即進入真空爐處理；進VD時C按0. 06%、 Si按0.65%、S按彡0.005%控制；進VD參考溫度連鑄第一爐1645° C，連澆爐1635° C; 硅鋁鈣脫氧劑的重量百分比化學成分是Ca 20. 0%，Al 30. 0%，Si :18. 0%，P :0. 04%, S 0. 06%，C :0. 7%，F(xiàn)e :余量；硅鋁鈣脫氧劑加入量為I. 5kg/t ；
真空爐脫氣工序中，低真空度I毫巴下保持13min，破真空后進入二次精煉；
二次精煉工序中，精煉溫度為1590°C，加入低鋁鈦鐵調整鈦含量，攪拌2min后加入硫化鐵，攪拌I. 5min后取棒棒糖樣分析,繼續(xù)保持靜攪,等所有成分合格后需確保軟吹氬30min，溫度在1575° C后上連鑄進行澆注；低鋁鈦鐵加入量為4. 4kg/t，攪拌I. 5min后加入硫化鐵0. 55kg/1。實施例3
高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，包括電爐冶煉工序、精煉爐精煉工序、真空爐脫氣工序、二次精煉工序和連鑄澆注工序；
高鈦合金焊絲用鋼的重量百分比化學成分是C :0. 07%，Mn 1. 50%, Si :0. 70%, P 0. 015%, S 0. 015%, Cu 0. 05%, Ti :0. 17%, Al :0. 05%,余量為 Fe ；
電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的60%，使用集束氧槍供氧脫碳和造渣脫磷，出鋼溫度1650° C出鋼，出鋼前2分鐘停止供氧，補加脫氧護爐劑降低電爐內鋼水的氧含量，出鋼合金化過程前期加入復合中鋁合金加強鋼水脫氧；脫氧護爐劑的重量百分比化學成分是CaO 9%, Al2O3 4%, SiO2 12%, MgO :52%，TC (鈦合金)20%, H2O :2. 0% ； 脫氧護爐劑加入量為4kg/t ;復合中鋁合金的重量百分比化學成分是A1 45%, C 0. l%，Si 0. 5%，P 0. 02%, S 0. 03%, Cu :0. 02%, Fe :余量；復合中鋁合金加入量為 2kg/t ；
精煉爐精煉工序中，精煉爐加硅鋁鈣脫氧劑擴散脫氧造白渣，根據(jù)鋼種成分要求及取樣成分分析加入低碳錳鐵和硅鐵合金調整鋼水成分，達到符合真空處理的溫度1650°C，除 Ti和S易氧化成分外，其它成分滿足鋼種成分要求即進入真空爐處理；進VD時C按0. 06%、 Si按0.65%、S按彡0.005%控制；進VD參考溫度連鑄第一爐1650° C，連澆爐1640° C; 硅鋁鈣脫氧劑的重量百分比化學成分是Ca 25. 0%，Al 33. 0%，Si :20. 0%，P :0. 03%, S 0. 04%，C :0. 5%，F(xiàn)e :余量；硅鋁鈣脫氧劑加入量為2kg/t ；
真空爐脫氣工序中，低真空度I毫巴下保持15min，破真空后進入二次精煉；
二次精煉工序中，精煉溫度為1600 V，加入低鋁鈦鐵調整鈦含量，攪拌2min后加入硫化鐵，攪拌2min后取棒棒糖樣分析,繼續(xù)保持靜攪,等所有成分合格后需確保軟吹氬 40min，溫度在1585° C后上連鑄進行澆注；低鋁鈦鐵加入量為4. 6kg/t，攪拌2min后加入硫化鐵0. 6kg/t。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權利要求
1.高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，包括電爐冶煉工序、精煉爐精煉工序、真空爐脫氣工序、二次精煉工序和連鑄澆注工序；其特征在于所述高鈦合金焊絲用鋼的重量百分比化學成分是0. 06% ^ O. 08%, I. 45% 彡 Mn 彡 I. 55%, O. 60% 彡 Si 彡 O. 80%, P 彡 O. 020%, O. 010% 彡 S 彡 O. 020%, Cu ( O. 15%,O.16% 彡 Ti 彡 O. 18%, Al ( O. 10%,余量為 Fe ；所述電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的50 60%，使用集束氧槍供氧脫碳和造渣脫磷，出鋼溫度> 1630° C出鋼，出鋼前2分鐘停止供氧，補加脫氧護爐劑降低電爐內鋼水的氧含量，出鋼合金化過程前期加入復合中鋁合金加強鋼水脫氧；所述精煉爐精煉工序中，精煉爐加硅鋁鈣脫氧劑擴散脫氧造白渣，根據(jù)鋼種成分要求及取樣成分分析加入低碳錳鐵和硅鐵合金調整鋼水成分，達到符合真空處理的溫度 1630 1650°C，除Ti和S易氧化成分外，其它成分滿足鋼種成分要求即進入真空爐處理； 所述真空爐脫氣工序中，低真空度I毫巴下保持10 15min，破真空后進入二次精煉； 所述二次精煉工序中，精煉溫度為1585 1600°C，加入低鋁鈦鐵調整鈦含量，攪拌I 2min后加入硫化鐵，攪拌I 2min后取棒棒糖樣分析，繼續(xù)保持靜攪，等所有成分合格后需確保軟吹氬15 40min，溫度在1565 1585° C后上連鑄進行澆注。
2.如權利要求I所述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，其特征在于所述精煉爐精煉工序中，進VD時C按O. 06%、Si按O. 65%、S按< O. 005%控制；進VD參考溫度連鑄第一爐 1640 1650。C，連澆爐 1630 1640。C。
3.如權利要求I所述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，其特征在于所述電爐冶煉工序中，所述脫氧護爐劑的重量百分比化學成分是7% ( CaO ( 12%,O < Al2O3 < 5%,O<SiO2 ( 12%, 50% ( MgO ( 60%, 15% ^ TC ^ 20%, O < H2O ( 2. 0% ;所述脫氧護爐劑加入量為2 4kg/t。
4.如權利要求I所述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，其特征在于所述電爐冶煉工序中，所述復合中鋁合金的重量百分比化學成分是40%彡Al ( 45%, O < C ^ O. 2%, O<Si ^ I. 0%, O < P ^ O. 04%, O < S ^ O. 05%, O < Cu ^ O. 05%, Fe :余量；所述復合中鋁合金加入量為I 2kg/t。
5.如權利要求I所述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，其特征在于所述精煉爐精煉工序中，所述硅鋁鈣脫氧劑的重量百分比化學成分是17. 0% ^ Ca ^ 25. 0%， 25. 0% ^ Al ^ 33. 0%, 14. 0% ^ Si ^ 20. 0%, O < P 彡 O. 06%, O < S 彡 O. 08%, O < C 彡 O. 9%, Fe :余量；所述娃招韓脫氧劑加入量為I 2kg/t。
6.如權利要求I所述的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，其特征在于所述二次精煉工序中，所述低鋁鈦鐵加入量為4. 2 4. 6kg/t，攪拌I 2min后加入硫化鐵0. 5 O. 6kg/to
全文摘要
本發(fā)明波及一種鋼的生產工藝，是一種高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工藝，電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的50～60%，出鋼溫度≥1630°C出鋼；精煉爐精煉工序中，精煉爐加硅鋁鈣脫氧劑擴散脫氧造白渣，根據(jù)鋼種成分要求及取樣成分分析加入低碳錳鐵和硅鐵合金調整鋼水成分，達到符合真空處理的溫度1630～1650℃；真空爐脫氣工序中，低真空度1毫巴下保持10～15min，破真空后進入二次精煉；二次精煉工序中，精煉溫度為1585～1600℃，加入低鋁鈦鐵調整鈦含量，攪拌1～2min后加入硫化鐵，攪拌1～2min后取棒棒糖樣分析，繼續(xù)保持靜攪，等所有成分合格后需確保軟吹氬15～40min，溫度在1565～1585°C后上連鑄進行澆注。本發(fā)明可有效控制鋼水的純凈度，確保鋼水鈦的穩(wěn)定性，提高鑄坯表面質量。
文檔編號C21C5/52GK102586685SQ20121005118
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權日2012年3月1日
發(fā)明者吳惠榮, 李林, 陸斌 申請人:南京鋼鐵股份有限公司