一种小方坯工艺生产高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢冶炼制备方法与流程

1.本发明涉及冶炼连铸领域，尤其涉及一种小方坯工艺生产高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢冶炼制备方法。


背景技术：

2.为了提高焊接工作效率、减少辅助工时，同时保证长管直线焊缝及螺旋焊缝的连续焊接，提升焊接质量，开发了熔敷效率高、焊接速度快、焊接质量好、节约能源、操作方便且易于自动化等优点的桶装埋弧焊丝。桶装埋弧焊丝所用的原材料盘条化学成分多为高锰、高钛，然而钛含量在冶炼浇注过程中容易发生钛损失，而且更易发生水口结瘤问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种小方坯工艺生产高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢冶炼制备方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明一种小方坯工艺生产高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢冶炼制备方法，包括铁水脱硫—转炉冶炼—精炼—150mm
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150mm小方坯连铸—缓冷；其中：
6.1)、铁水脱硫
7.扒渣板的运行轨迹要做到对固态渣系的全覆盖，必须扒渣干净；目标脱硫s：0.001％，从转炉冶炼回s分析平均回硫在0.014-0.018％左右，所以脱硫允许最高入炉s＜0.003％；
8.2)、转炉冶炼
9.必须采用双渣操作，前期带白灰0.8-1.2吨，根据炉内留渣情况，适当增加，最大限度去除p；拉碳温度不易过高，控制在1560-1580℃；碳控制目标在0.15％以下；点吹必须加铁皮球和白灰，以防点吹回磷同时终点碳达不到目标，终点必须使用白云石稠渣，炉渣倒干净；出钢碳控制在0.03％以下，出钢温度1615℃以下；金属锰1200-1400kg/炉，铝铁基数280-320kg/炉，根据定氧适当补加，点吹1枪最大量450kg/炉；小粒白灰280-320kg/炉；
10.为了便于精炼处理，要求就位铝控制在0.020-0.050％，按照mn目标成分要求加入适当的金属锰；转炉出钢加入量较大，一定要控制加入节，同时要充分搅拌熔化，避免结砣；该钢种锰含量较高，为了精炼工序加入少量的金属锰合金，要求转炉一次性加入足量的金属锰，达到锰含量的下限；
11.3)、精炼控制
12.由于高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢是高硅、高锰、高钛钢，精炼过程中控制硅含量和持续脱氧是关键；精炼前期增加氩气量，保证合金熔化充分、均匀；精炼就位加入合金和渣料的情况：加入石灰1000kg-1500kg，小块铝粒或铝铁，根据定氧情况加入硅锰和硅铁，70％的钛铁加入140-170kg，加入硼铁25kg；精炼就位温度1560-1670℃，加热时间不能大于
40min，对就位、过程、离位进行3次定氧，一定要掌握活度氧情况，最终实现钢中氧含量、氮含量的控制；精炼渣碱度从2.0～2.2升高至2.5～3.0，达到钛合金化前脱氧脱硫作用；
13.4)、连铸过程控制
14.大包自开率100％，连铸要做好全程保护浇注，因为二次氧化会导致ti含量的损失，而且会增加絮流、拉速波动情况；
15.使用过钢量小于4000t的结晶器，结晶器内壁镀层不许有任何脱落，保证光洁；开浇第一炉用hpb300过渡，浇注过程中精准控制铸坯的混钢区，开浇前做好中包、大包和水口的烘烤，要求中包烘烤大于1000℃，浸入式水口烘烤后使用大于600℃；6个浸入式水口务必与结晶器上口对正、对中，偏差≤5mm，并用密封垫保护；大包长水口采用氩封保护浇注，以中包不露出钢液面为宜；钢包上台温度要求大于1550℃，浇注平均过热度要求小于40℃，保证恒拉速操作，拉速控制在2.0m/min，波动
±
0.1m/min范围内，超出该范围一定要将铸坯进行掉队。
16.进一步的，生产初期采用70％钛铁进行钛合金化，由于合金中铝、氮含量高，钛收得率低，不利于钛控制，故改用低铝低氮钛铁包芯线，钛线直接喂入钢水，与钢渣接触小，避免了加入钛合金的钢水搅拌造成钢水二次氧化，有效提高了钛铝的稳定控制。
17.进一步的，所述高锰、高钛的桶装埋弧焊丝钢的化学成分(质量百分比)：c：0.03-0.08％；si：0.70-0.85％；mn：1.45-1.60％；p≤0.012％；s：≤0.010％；ti：0.17-0.25％；al：0-0.02％；b≤0.001％；v≤0.03％；ca≤0.001％；余量是fe和少量的杂质元素。
18.本发明采用转炉冶炼双渣操作、lf炉外精炼、连铸全保护浇注技术，以提升高锰、高钛的桶装埋弧焊丝钢的纯净度。过脱氧制度的优化、钢中残余元素含量的控制、水口防堵措施的使用等，解决了连浇过程中的中间包水口堵塞问题，实现了高锰、高钛的桶装埋弧焊丝钢的稳态浇注。保证转炉供精炼的稳定性；lf冶炼过程中选择合适的脱氧剂；lf冶炼过程中选择适当氩气流量，避免钢水和钢渣被二次氧化；合理控制上钢温度，保证铸机的浇注过热度。
19.钛具有竞争性，与钢水中的氧化物进行反应，生成难熔的钛的氧化物。由此，钛合金化前降低钢水氧活度和氧化性，保证钢水洁净度，缩短钛加入后至浇铸时间，控制低[al]量，对抑制过多钛的氧化物生成，控制钛铝氧化物形式，保证可浇性显的尤为重要。受转炉终点氧、炉渣氧化性等因素影响，实际生产中lf进站铝控制精准度差，难以达到钛合金化之前钢水活度氧和酸溶铝控制目标，在lf前期化渣过程加入铝粉进行造渣，促进铝氧化夹杂物上浮去除过程进行加铝脱氧调整。铝脱氧后，渣中al2o3含量增加，精炼渣流动性增加，表面张力降低，脱氧、脱硫效果降低，精炼造高碱度渣，降低钛的氧化性。
[0020]
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
[0021]
本发明克服了小方坯铸机水口小，生产高锰、高钛钢易造成絮流的不足。本发明通过控制转炉入炉铁水硫含量，采用双渣法最大限度的去除磷含量，保证了精炼过程的成分控制稳定性和连铸工序的可浇性，连铸过程中抑制了二氧化钛的生成，最终实现了150mm
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150mm小方坯工艺生产高端、高品质的高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢的稳定批量生产。
具体实施方式
[0022]
一种小方坯工艺生产高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢冶炼制备方法，目的是通过精炼、
连铸一系列工序保证钢中的钛含量及浇注的顺行，成功采用150mm
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150mm小方坯工艺生产生产高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢。采用150mm
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150mm小方坯工艺路线：铁水脱硫—转炉冶炼—精炼—150mm
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150mm小方坯连铸—缓冷，为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案实施：
[0023]
1、铁水预脱硫
[0024]
扒渣板的运行轨迹要做到对固态渣系的全覆盖，必须扒渣干净。目标脱硫s：0.001％，从转炉冶炼回s分析平均回硫大约在0.016％左右，所以脱硫允许最高入炉s＜0.003％。从冶炼工序来看，装入量应该为92吨铁，加11吨纯废，才能保证出钢量控制在90吨左右。
[0025]
编号铁水废钢入炉s钢水量实例188.8110.00191.3实例287.6110.00288.8实例389.9110.00185.1实例489.6110.00189.3实例588.5110.00288.9
[0026]
2、转炉冶炼
[0027]
必须采用双渣操作，前期带白灰1吨左右，根据炉内留渣情况，适当增加，最大限度去除p。拉碳温度不易过高，控制在1570℃左右。碳控制目标在0.15％以下。点吹必须加铁皮球和白灰，以防点吹回磷同时终点碳达不到目标，终点必须使用白云石稠渣，炉渣倒干净。出钢碳控制在0.03％以下，出钢温度1615℃以下。金属锰1300kg/炉，铝铁基数300kg/炉，根据定氧适当补加，点吹1枪最大量450kg/炉；小粒白灰300kg/炉。
[0028][0029]
便于精炼处理，要求就位铝控制在0.020-0.050％，按照mn目标成分要
[0030]
求加入适当的金属锰。转炉出钢加入量较大，一定要控制加入节，同时要充分搅拌熔化，避免结砣。该钢种锰含量较高，为了精炼工序加入少量的金属锰合金，要求转炉一次性加入足量的金属锰，达到锰含量的下限。
[0031]
[0032][0033]
3、精炼控制
[0034]
由于高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢是高硅、高锰、高钛钢，精炼过程中控制硅含量和持续脱氧是关键。精炼前期增加氩气量，保证合金熔化充分、均匀。精炼就位加入合金和渣料的情况：加入石灰1000kg-1500kg，小块铝粒或铝铁，根据定氧情况加入硅锰和硅铁，70％的钛铁加入140-170kg，加入硼铁25kg。精炼就位温度1560-1670℃，加热时间不能大于40min，对就位、过程、离位进行3次定氧，一定要掌握活度氧情况，最终实现钢中氧含量、氮含量的控制。精炼渣碱度从2.0～2.2升高至2.5～3.0，达到钛合金化前脱氧脱硫作用。脱氧造渣的改进使钛前精炼渣w(mno feo)降低至0.43％，钛合金化后w(mno feo)为0.41％，降低了钛的氧化性。
[0035]
4、连铸过程控制
[0036]
大包自开率100％，连铸要做好全程保护浇注，因为二次氧化会导致ti含量
[0037]
的损失，而且会增加絮流、拉速波动等情况。使用过钢量小于4000t的结晶器，结晶器内壁镀层不许有任何脱落，保证光洁。开浇第一炉用hpb300过渡，浇注过程中精准控制铸坯的混钢区，开浇前做好中包、大包和水口的烘烤，要求中包烘烤大于1000℃，浸入式水口烘烤后使用大于600℃。6个浸入式水口务必与结晶器上口对正、对中，偏差≤5mm，并用密封垫保护。大包长水口采用氩封保护浇注，以中包不露出钢液面为宜。钢包上台温度要求大于1550℃，浇注平均过热度要求小于40℃，保证恒拉速操作，拉速控制在2.0m/min，波动
±
0.1m/min范围内，超出该范围一定要将铸坯进行掉队。具体实例如下表。生产初期采用70％钛铁进行钛合金化，由于合金中铝、氮含量高，钛收得率低，不利于钛控制，故改用低铝低氮钛铁包芯线，钛线直接喂入钢水，与钢渣接触小，避免了加入钛合金的钢水搅拌造成钢水二次氧化，有效提高了钛铝的稳定控制。
[0038]
而且包芯线中铝含量低于70％钛铁合金，也避免了水口结瘤。
[0039][0040]
铸坯成品成分
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铸坯成分实例如下表。
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具体实例csimnpsalti实例10.040.781.480.0080.0020.0110.18实例20.060.821.50.0110.0020.0110.19实例30.050.811.520.0090.0020.0160.19
实例40.050.751.480.011000400120.20实例50.070.841，540.0080.0060.0160.21
[0043]
高锰、高钛桶装埋弧焊丝钢的冶炼生产，通过加强对各工艺的稳定性操作，冶炼过程稳定控制c、p、al、ti等关键元素，加强对钢中夹杂物的控制，最终实现了稳产、优产的目的，抗拉强度散差由106mpa降低到35mpa。
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各实例的力学性能
[0045][0046][0047]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。