一种焊丝用钢的电炉冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种焊丝用钢的电炉冶炼方法，包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序。关键工艺技术包括电炉冶炼高效深脱磷技术，具体包括前期高效脱磷的造渣制度、温度制度和流渣制度；钢包精炼高效脱硫技术，冶炼全过程禁止使用铝脱氧，具体包括精炼炉渣成分的控制、软搅拌时间的控制；小方坯连铸工序包括连铸过热度和拉速的控制、冷却过程的控制。采用本发明专利技术的冶炼方法，操作简单，生产成本低，可提供一种硅含量低于0.03％、铝含量低于0.003％、磷含量低于0.008％、硫含量低于0.006％的低硅低铝低磷含量的高纯净焊丝钢用的连铸坯。

【技术实现步骤摘要】
一种焊丝用钢的电炉冶炼方法
本专利技术属于钢铁冶金领域，涉及一种焊丝用钢的电炉冶炼方法。
技术介绍
电站结构因其恶劣的运行环境，要求其具有极高的安全系数，因此对建造材料提出更严格的要求，如对所用钢材及配套焊材的纯净度要求极高。S、P、Al、Si等元素均可使焊接接头的脆性增加，增大焊缝开裂倾向。因此，一些电站用焊丝钢要求具有较低的S、P、Al、Si含量。由于钢液冶炼过程中脱磷反应需要在高碱度、高氧化性炉渣环境进行，脱磷的同时容易导致钢液过氧化，因此必须在后续冶炼时加强脱氧，而Al、Si作为强脱氧元素，在其含量较低时，极易导致脱氧不充分，从而进一步影响脱硫反应。因此，生产低Si、低P钢时钢液的脱磷、脱氧及脱硫反应不易控制，并最终不易冶炼出高纯净度的焊丝用钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种焊丝用钢的电炉冶炼方法，具体地说，可提供一种硅含量低于0.03％、铝含量低于0.003％、磷含量低于0.008％、硫含量低于0.006％的低硅低铝低磷含量的高纯净焊丝钢的冶炼方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种焊丝用钢的冶炼方法，钢的化学成分以重量百分比计为：0.05％≤C≤0.09％、Si≤0.03％、0.55％≤Mn≤0.65％、S≤0.006％、P≤0.008％、Cr≤0.08％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Mo≤0.02％、Al≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质，具体包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序。1)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，铁水比≥70％；全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，控制石灰加入量≥23kg/t，熔池温度≤1560℃；当熔池中碳含量≤0.06％、磷含量≤0.006％、温度为1600～1640℃时方可出钢；当出钢量达到总出钢量的15～20％时按照“硅铁→低碳锰铁→石灰→萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，严禁加铝或含铝的合金；2)所述钢包精炼工序中，精炼过程中加入石灰、萤石、电石调节精炼渣成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在50％≤CaO≤55％、Al2O3≤8％、15％≤SiO2≤20％、6％≤MgO≤10％、15％≤CaF2≤20％、MnO+T.Fe≤1.5％；并将钢液温度调整为1593～1603℃，钢的化学成分以重量百分比计调整为：C0.05～0.09、Si≤0.03、Mn0.55～0.65、S≤0.006、P≤0.008、Cr≤0.08％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Mo≤0.02％、Al≤0.003％；精炼时间不少于35分钟，白渣时间不少于15分钟；精炼结束后吹氩软搅拌，吹氩软搅拌时间不少于10分钟；3)所述小方坯连铸工序中，连铸过程采用全程保护浇铸，中间包采用液-固双层结构覆盖剂进行保护；中间包钢液的过热度为20～40℃；拉速为2.2～2.6m/min。进一步，所述电炉冶炼工序中，吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，根据铁水的硅含量，控制石灰加入量为23～30kg/t，控制开始流渣时间为吹炼开始15分钟以后，并使流渣时的炉渣碱度≥2.0、渣中T.Fe含量≥20％，使熔池温度≤1560℃，熔池的磷含量≤0.02％。进一步，所述电炉冶炼工序中，合金的加入量与电炉终点钢液的溶解氧质量分数满足如下关系：W(硅铁)＝(8～15)×[％O]/(硅铁中的硅含量)，W(低碳锰铁)＝(70～85)×[％O]/(低碳锰铁中的锰含量)进一步，所述精炼工序中，控制精炼渣主要成分的方法为，在电炉出钢过程加入石灰0～5kg/t；精炼过程根据炉渣和钢液脱氧情况，分批加入石灰、萤石及电石，控制石灰加入量为5～10kg/t、萤石加入量为2～7kg/t、电石加入量为0.2～1kg/t。进一步，所述小方坯连铸工序中，二冷段采取四段冷却模式，各区水量与拉速v的关系如下：一区水量为v×(55～65)L/min，二区水量为v×(68～78)L/min，三区水量为v×(18～24)L/min，四区水量为v×(14～20)L/min。与现有技术比较，本专利技术至少具有以下有益效果：在电炉吹炼前期，通过控制石灰加入方法、石灰加入量、控制流渣时间和流渣时的炉渣碱度，达到提高电炉前期脱磷率的效果，减轻了后续高温冶炼过程的脱磷压力，最终实现了电炉终点磷含量低于0.006％的脱磷目标。在电炉出钢和精炼过程中，通过不使用铝脱氧，以及控制渣中Al2O3含量低于8％，减少了钢渣间的反应3[Si]+2(Al2O3)＝3(SiO2)+4[Al]，达到了控制钢中铝含量低于0.003％的目标。通过精确控制钢包精炼的炉渣成分，提高炉渣碱度，在保证钢液中Si含量较低的前提下，达到了降低渣中SiO2活度的目的，提高了钢液的脱氧效果；同时，通过控制炉渣中合适的CaF2含量，降低炉渣熔点，保证炉渣的流动性，提高了炉渣脱硫能力和脱硫效率，保证了钢液的脱硫效果。本专利技术提供的低硅低铝低磷焊丝的电炉冶炼方法，具有工艺流程较短，生产成本较低的有益效果，解决了常规方法难以生产同时要求低硅、低铝、低磷和低硫钢种的难题。具体实施方式采用本专利技术的冶炼方法在炼钢车间采用140mm×140mm断面连铸方坯连续生产了3炉，包括110t电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，具体工艺方法如下：1)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，铁水比≥70％；全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，根据铁水的硅含量，控制石灰加入量≥23kg/t，控制开始流渣时间为15分钟以后，并使流渣时的炉渣碱度≥2.0、渣中T.Fe含量≥20％；采取上述操作措施，使熔池温度≤1560℃，熔池的磷含量≤0.02％，大幅度提高前期的脱磷效率，减轻后续冶炼的脱磷压力；当熔池中碳含量≤0.06％、磷含量≤0.006％、温度为1600～1640℃时方可出钢；当出钢量达到总出钢量的15～20％时按照“硅铁→低碳锰铁→石灰→萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，严禁加铝或含铝的合金，吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，根据铁水的硅含量，控制石灰加入量为23～30kg/t，控制开始流渣时间为吹炼开始15分钟以后，并使流渣时的炉渣碱度≥2.0、渣中T.Fe含量≥20％，使熔池温度≤1560℃，熔池的磷含量≤0.02％；合金的加入量与电炉终点钢液的溶解氧质量分数满足如下关系：W(硅铁)＝(8～15)×[％O]/(硅铁中的硅含量)，W(低碳锰铁)＝(70～85)×[％O]/(低碳锰铁中的锰含量)；2)所述钢包精炼工序中，精炼过程根据炉渣和钢液脱氧情况，分批加入石灰、萤石及电石调节精炼渣成分，控制石灰加入量为5～10kg/t、萤石加入量为2～7kg/t、电石加入量为0.2～1kg/t，将炉渣主要组成的重量百分比控制在50％≤CaO≤55％、Al2O3≤8％、15％≤SiO2≤20％、6％≤MgO≤10％、15％≤CaF2≤20％、MnO+T.Fe≤1.5％；并调整钢液温度和其它元素含量到目标值，精炼时间不少于35分钟，白渣时间不少于15分钟；精炼结束后吹氩软搅拌，吹氩软搅拌时间不少于10分钟；3)所述小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140mm×140mm；连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊丝用钢的冶炼方法，钢的化学成分以重量百分比计为：C0.05～0.09、Si≤0.03、Mn0.55～0.65、S≤0.006、P≤0.008、Cr≤0.08％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Mo≤0.02％、Al≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质，具体包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，其特征在于，1)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，铁水比≥70％；全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，控制石灰加入量≥23kg/t，熔池温度≤1560℃；当熔池中碳含量≤0.06％、磷含量≤0.006％、温度为1600～1640℃时方可出钢；当出钢量达到总出钢量的15～20％时按照“硅铁→低碳锰铁→石灰→萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，严禁加铝或含铝的合金；2)所述钢包精炼工序中，精炼过程中加入石灰、萤石、电石调节精炼渣成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在50％≤CaO≤55％、Al2O3≤8％、15％≤SiO2≤20％、6％≤MgO≤10％、15％≤CaF2≤20％、MnO+T.Fe≤1.5％；并将钢液温度调整为1593～1603℃，钢的化学成分以重量百分比计调整为：C 0.05～0.09、Si≤0.03、Mn 0.55～0.65、S≤0.006、P≤0.008、Cr≤0.08％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Mo≤0.02％、Al≤0.003％；精炼时间不少于35分钟，白渣时间不少于15分钟；精炼结束后吹氩软搅拌，吹氩软搅拌时间不少于10分钟；3)所述小方坯连铸工序中，连铸过程采用全程保护浇铸，中间包采用液‑固双层结构覆盖剂进行保护；中间包钢液的过热度为20～40℃；拉速为2.2～2.6m/min。...

【技术特征摘要】
1.一种焊丝用钢的电炉冶炼方法，钢的化学成分以重量百分比计为：C0.05～0.09、Si≤0.03、Mn0.55～0.65、S≤0.006、P≤0.008、Cr≤0.08％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Mo≤0.02％、Al≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质，具体包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，其特征在于，1)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，铁水比≥70％；全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，控制石灰加入量≥23kg/t，熔池温度≤1560℃；当熔池中碳含量≤0.06％、磷含量≤0.006％、温度为1600～1640℃时方可出钢；当出钢量达到总出钢量的15～20％时按照“硅铁→低碳锰铁→石灰→萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，严禁加铝或含铝的合金；2)所述钢包精炼工序中，精炼过程中加入石灰、萤石、电石调节精炼渣成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在50％≤CaO≤55％、Al2O3≤8％、15％≤SiO2≤20％、6％≤MgO≤10％、15％≤CaF2≤20％、MnO+T.Fe≤1.5％；并将钢液温度调整为1593～1603℃，钢的化学成分以重量百分比计调整为：C0.05～0.09、Si≤0.03、Mn0.55～0.65、S≤0.006、P≤0.008、Cr≤0.08％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Mo≤0.02％、Al≤0.003％；精炼时间不少于35分钟，白渣时间不少于15分钟；精炼结束后吹氩软搅拌，吹氩软搅拌时间不少于10分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭慧英，邹长东，周云，张宇，管挺，
申请(专利权)人：江苏省沙钢钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32