[发明专利]一种碳钢焊丝用钢的炉外精炼生产方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别是提供了一种碳钢焊丝用钢的炉外精炼生产方法，应用于各种类碳钢焊丝用钢的生产。

背景技术

近十年来，高速发展起来的气保护电弧焊用实芯焊丝成为一种理想的高效焊接材料，该焊丝可实现全位置的高速度和高熔敷化焊接。

焊丝是由钢材拉拔而成，焊丝质量很大程度上依赖于钢材的质量水平。尤其气保护电弧焊用焊丝，其制做过程中拉拔变形量可达90%以上，最高达到98%，因此对原料钢材的表面质量、钢质洁净度、显微组织及机械性能等影响拉拔性能的指标均要求苛刻。

为保证提供的钢材满足焊丝的制做和使用要求，国内钢厂在生产焊丝用钢，尤其是用于制做气保护电弧焊用焊丝的钢材时，工艺上大多采用精品路线：铁水→转炉→LF精炼→方坯全保护浇铸→钢坯精整→高速线材轧制。现行成熟工艺中广泛应用了LF炉外精炼措施，部分高端品种在LF精炼后还增添了RH或VD真空处理过程，此外视入炉铁水的质量情况有时需进行脱硫预处理。有钢厂尝试使用钢包底吹氩气的炉外精炼方法生产焊丝用钢，但在成分均匀性、钢质洁净度等方面存在问题，导致钢材品质不能满足使用要求。与LF精炼方法比较，钢包底吹氩气的处理方法生产周期短、生产成本低，利于生产的组织安排和生产成本的降低，在保证产品质量的前提下，使用后者更有利于产品竞争力的提高。

首钢总公司在焊丝用钢的生产上有着二十多年的历史，积累了深厚的生产经验，最近在碳素焊条钢、部分埋弧焊丝用钢等品种的生产上已经实现了应用钢包底吹氩气替代LF炉外精炼，建立了成熟稳定的生产工艺，具备开发碳钢用气保护电弧焊用实芯焊丝用钢（以下简称碳钢焊丝用钢）新生产工艺的技术基础。目前，首钢利用钢包底吹氩气精炼法生产的碳钢焊丝用钢，可将产品中各元素的质量百分数波动控制在C±0.02%、Si±0.05%、Mn±0.05%水平，完全满足用户需求，同时吨钢节约成本约80元，实现了低成本、高效率生产各类碳钢焊丝用钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳钢焊丝用钢的炉外精炼生产方法，可用于稳定地工业化生产各种类碳钢焊丝用钢。

本发明的生产工艺为：使用复吹转炉粗炼钢水；出钢时进行钢包内脱氧合金化；钢水吊运至吹氩站，钢包底吹氩气，调整钢水成分，并控制钢水氧含量等指标；成分、温度、洁净度均处理合适后的钢水吊运至方坯铸机进行浇铸。工艺路线中用钢包底吹氩气精炼工艺代替了传统的LF炉外精炼工艺。

钢包底吹氩气精炼不具备加热功能，因此，钢包底吹氩气精炼工艺与LF精炼工艺相比，存在诸多技术控制难点：首先，冶炼过程必须保证合理的钢水温度，如果温度不能得到保证，轻则影响铸坯质量，重则导致生产中断；其次就是在保证冶炼过程温度的前提下，完成对钢水质量的控制，即将原LF精炼工艺中成分微调、脱硫、去夹杂等功能，分解至现工艺路线中各工序来实现。

为了用钢包底吹氩气工艺冶炼出成分稳定的碳钢焊丝用钢，以实现降低成本的目标，冶炼过程具体控制的技术参数如下：

1、转炉原料为预脱硫铁水(铁水中硫元素的质量分数≤0.020%)和废钢，铁水脱硫方式不限，如KR脱硫、铁水包喷镁脱硫等；铁水入炉后，再按铁水与废钢质量比例10:1加入废钢。转炉要求具备复吹功能，转炉终点出钢温度控制1700～1750℃，终点时钢水中各元素的质量百分数：碳≤0.04%、磷≤0.017%、硫≤0.018%，终点氧活度≤0.12%。

2、使用挡渣球或挡渣锥实现转炉的挡渣出钢，下渣渣厚控制≤60mm，出钢过程向钢水加入合成渣2-3Kg/吨钢，控制渣碱度R（R=CaOwt%/SiO₂wt%）范围3.2-3.6。所述的合成渣，其主要组分的质量百分数为CaO%=55-75%、SiO₂%=5-12%、MgO%=5-15%，余量为杂质。

3、脱氧在出钢过程同时进行，采用铝、硅、锰复合脱氧方式，前期加入含铝脱氧剂强脱氧，可用铝铁、铝锰铁或硅铝钡合金，也可将上述合金复合使用，加入量折合纯铝1.8Kg/吨钢；出钢中期加入低碳硅锰合金和低碳硅铁，加入量目标分别为吨钢5-9Kg和3-6Kg。所述的低碳硅锰合金，其Mn%=60-70%、Si%=20-30%、C≤1%，余量为Fe等；所述的低碳硅铁，其Si%=75-80%、C≤0.03%，余量为Fe及杂质。

4、生产过程钢水用钢包均使用洁净红包，所述的洁净红包是指在线周转温度在线周转温度不低于900℃、具备良好底吹氩气条件的钢包。