[发明专利]一种小方坯连铸高效合金焊丝用钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别是提供了一种小方坯连铸高效合金焊丝用钢的生产方法，适用于一类含钛的高效合金焊丝用钢的生产，可代替模铸和大方坯连铸的生产方法。

背景技术

当前，各行业技术都在向高能率化和高效率化发展，而被广泛地应用于各行业的焊接技术，在推动行业发展和产品的技术进步以及促进国民经济的发展中都发挥着重要作用。在焊接材料领域，日本的科研人员研发出了含有适量钛元素的低飞溅气体保护电弧焊用焊丝，其成品钛含量范围0.12-0.25％，典型含量控制目标为0.15-0.22％。与同类型不含钛焊丝相比，这种含钛焊丝更适用于大电流焊接条件，飞溅可减少50％，焊接烟尘减少25％，因而实现了高熔敷化、高速度的焊接，同时减轻了后处理工序工作量，因此焊接效率得到提高，同时焊缝成型性也较好，所以此类焊丝得到了广泛的推广应用。

此类含钛高效焊丝进入国内试用后，深受市场欢迎，需求量也与同俱增。为满足这种需求，如今多家钢铁企业都在开展该类焊丝用钢的研发与生产工作。但也由于此类钢种含有较高的钛，冶炼生产中易在连铸工序发生水口堵塞与结晶器保护渣结块(见图1)。水口堵塞一方面会恶化铸坯质量，另一方面也可能导致生产的中断；结晶器保护渣结块则直接影响铸坯质量，进而轧材会出现严重结疤等现象，如图2、图3所示，致使焊材生产厂无法顺利拉拔使用，除此之外保护渣结块也会造成拉漏等风险危害生产安全。导致这些问题发生的本质是钢中的钛与氧、氮的化学反应，而解决问题的关键技术则是控制钢水中氧、氮等元素的含量在合适范围内，并控制空气中的氧、氮对钢水的污染，但在小方坯连铸工艺的常规技术条件下较难实现。国内外先进钢铁生产企业为降低这些问题的危害，生产含钛的长材品种时均采用模铸工艺或采用大坯型连铸，再进行开坯后轧制，如日、韩等国家的钢铁企业连铸坯型在300×400mm²左右；国内现有的成熟工艺有模铸方法，也有使用大方坯连铸方法。大方坯连铸和模铸工艺均存在工序长、成材率低、生产成本高的缺点。

首钢于2006年成功开发了新一系列的高韧性高强钢用气保护焊丝，适用于550-700Mpa级低合金高强钢的气体保护电弧焊，也主要是利用适量的钛元素来实现各项力学性能指标，成品典型钛含量为0.08-0.17％，并成功设计出利用LF炉外精炼技术稳定生产130×130mm²小方坯，实现了改系列焊丝用钢的工业化生产。但当钛含量升高至0.17％以上时，则仍然会频繁发生上述缺陷问题。

小方坯与模铸和大方坯生产工艺比较，有着成材率高、生产成本低的优点，因此若能开发出小方坯工艺生产高钛(Ti％≥0.17％)钢种，在提高资源利用率、降低能源消耗上有着良好的成效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小方坯连铸高效合金焊丝用钢的生产方法，可稳定生产钛含量0.15-0.22％的高效合金焊丝用钢。

本发明的工艺路线为“低硫铁水和废钢→顶底复吹转炉冶炼→挡渣出钢→钢包脱氧→钢水合金化→LF精炼→RH精炼→小方坯铸机全保护连铸→铸坯检查”，关键工艺包括转炉冶炼时的终点控制、脱氧剂的用量、生产过程钢水氧活度的控制、LF精炼顶渣成分的控制、RH的去氮效果、精炼过程硫和钛含量的调整、保护浇铸的效果等，其实质是通过冶炼过程中各项工艺措施控制钢水中氧、氮含量，从而达到控制钛与氧、氮反应的目的，降低浸入式水口堵塞和结晶器保护渣结块发生的风险，其中氮是直接影响因素，氧是间接影响因素。具体控制的技术参数如下：

1、转炉采用低硫铁水和洁净废钢冶炼，转炉终点出钢温度目标1690-1710℃，所述的低硫铁水S≤0.040％，所述的洁净废钢为厂内生产纯净钢时产生的铸坯切头；转炉冶炼终点目标成分：碳≤0.04％、磷≤0.012％、硫≤0.030％。

2、转炉保证出钢口的状况良好，出钢时使用挡渣锥，控制出钢时间4-8min；出钢时使用铝铁(折算用铝量：1.0～2.5Kg/吨钢)对钢水脱氧，目标为钢水到精炼站时全铝含量0.010-0.040重量％。