一种er70s-6热轧盘条及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及钢铁材料【技术领域】，尤其是一种ER70S-6热轧盘条及其制备方法，通过对工艺步骤采用非钙合金材料对钢水进行脱氧处理，避免了钢中钙含量的增加，进而避免了焊接过程中的飞溅。降低钢中的碳含量，就降低了盘条的强度，提高了盘条的断面收缩率和延伸率，即提高了盘条的可塑性，使盘条不经过退火就可以直接拉拔成焊丝，降低了焊丝厂的生产成本；并且在制备工艺中，通过控制各元素的含量，如控制碳硅锰元素的含量，改善了ER70S-6热轧盘条的质量，提高了焊丝的焊接性能；轧制后冷却过程中，将风冷线上的风机全关闭、保温盖全盖上，使得盘条的抗拉强度最高不超过550MPa，使盘条塑性较好。
【专利说明】一种ER70S-6热乳盘条及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁材料【技术领域】，尤其是一种ER70S-6热轧盘条及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国的气体保护焊丝发展速度较快，其用量越来越大，因此气体保护焊丝用盘条的市场需求量迅速增大。ER70S-6热轧盘条是用于拉拔焊丝的原料，ER70S-6焊丝是国外的气体保护焊丝品种，该焊丝在焊接时具有较好的电弧稳定性和较高的焊缝性能，其成分严格按美国焊接协会AWSA5.18《气体保护焊碳钢焊丝规程》标准控制，相当于GB/T8110—1995(C02气体保护焊用钢焊丝》的ER50-6牌号和GB/T3429—1994《焊接用钢盘条》的HllMn2SiA牌号以及JISZ3312-1993《低碳钢及高强度钢熔化极实芯焊丝》的YGW12牌号。
[0003]在ER70S-6盘条的生产中，国外采用较先进的轧制和控冷工艺，使盘条具有较好的拉拔性能，在焊丝加工过程中可省去退火工艺，减少了制造成本。基于此，大多数焊丝制造厂家要将Φ5.5mm ER70S-6盘条经过多道次拉拔成为多种规格(如Φ1.0mm和Φ1.2mm)的焊丝，而期间的冷加工变形量大，并且未采用中间退火工艺，这就要求盘条冷变形能力强。
[0004]并且，ER70S-6焊丝钢盘条标准中化学成分范围较大，不经过严格优化控制，其综合性能很难满足用户使用要求。而某些熔点低、高温下易挥发的残余元素和夹杂物会严重影响焊丝焊接操作、焊缝质量及美观程度，并且这些元素均没有被纳入标准优化控制中，进而使得按照标准制作的焊丝用盘条很难满足市场需求。
[0005]为此有研宄者对焊丝盘条作出了研宄，如专利号为200810048226.3号《拉拔用优质高碳钢热轧盘条的生产方法》、200910088148.4号《一种微合金化SWRH87B热轧盘条及其制造方法》、201020202199.3号《一种Φ5.5mm帘线钢热轧盘条生产装置》和201210331239.8号《一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条及制造方法》等；但是，由于现有技术在本领域的研宄较为局限性，进而导致获得的焊丝盘条产品的性能和质量依然难以满足用户需求，尤其是对ER70S-6焊丝钢盘条的需求。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种ER70S-6热轧盘条及其制备方法，能够使获得的盘条的质量和性能均得到优化，进而增强盘条的韧性，提高盘条焊接的质量，满足用户的需求。
[0007]具体是通过以下技术方案得以实现的:
[0008]一种ER70S-6热轧盘条，其化学成分以重量百分比计为C 0.06-0.10 %、Si 0.8-0.98 %、Mn 1.40-1.63 %、P 彡 0.020 %、S 彡 0.015 %、O 0.0005-0.0010 %, N
0.002-0.004%，余量为 Fe。
[0009]所述的内控化学成分以重量百分比计为C 0.06-0.07%, Si 0.80-0.85%, Mn1.40-1.43%,P ( 0.010%,S ^ 0.011%,O 0.00058-0.0010%,N 0.002-0.003%，余量为
Fe0
[0010]所述的ER7OS-6热轧盘条，其原料包含有铁水、废钢和石灰，并且铁水的成分为 Si 0.30 ?0.80 %、Mn 0.30 ?0.80 %、P 彡 0.120 %、S 彡 0.050 %, Cr ^ 0.20 %,Ni ( 0.10%, Cu ( 0.15%, As ( 0.020%，铁水的温度彡 1250°C ;石灰的成分为 CaO >90%、Si02 ( 1.5%, S < 0.15%、活性度> 310ml。
[0011]该ER70S-6热轧盘条的制备方法，制备工艺步骤中的钢水采用无碳覆盖剂进行覆盖，具体的制备包括以下步骤:
[0012](I)转炉冶炼:将上述原料装入转炉中，并按照常规的冶炼方法进行原料的冶炼处理，再采用高拉补吹法控制冶炼终点，具体的是在高拉补吹法第一次拉碳时，将碳含量控制在0.10?0.15%，并在高拉终点时将碳含量控制< 0.05%，待钢水温度达到1680-1700°C时，出钢，并确保出钢时，钢水P彡0.015%, S ^ 0.035%，等样出钢，在出钢前钢包温度多900°C，在出钢时，采用机械投放挡渣锥挡渣出钢，并控制钢包的渣层厚度(50mm，在出钢过程中，按照钢水量和合金的收得率投入硅锰合金，投入的硅锰合金使得后续成品钢水中的Mn/Si比为1.8-2.0，不足的娃用娃铁补齐，待加入完后，再向每炉钢水(90-95t)中加入150kg硅铝钡进行钢水最终脱氧处理，并同时向其中加入合成渣，合成渣的加入量为每炉钢300kg，待出钢完后，再在钢包渣面上按照每炉加铝粒20kg，并控制钢包钢水温度为1580-1610°C ；
[0013](2)LF炉精炼:在精炼过程中，采用埋弧精炼技术进行精炼处理，并待步骤(I)获得的钢水进入到精炼站后，先接通钢包底吹氩气，对钢水进行底吹氩3min，破渣壳，下电极通电化渣，确保在通电10-15min时形成液态白渣，并且维持白渣时间彡1min,同时，调整氩气的通入量，避免钢水发生翻腾，调节除尘风机开启度，使得精炼炉内微正压；并在化渣起白渣前，向精炼炉内加入合成渣和精炼渣，合成渣的加入量为每炉加入300-400kg，精炼渣的加入量为每炉加入400-500kg，并控制精炼时间为40-45min，得到合格钢水；
[0014](3)连铸:对步骤(2)得到的合格钢水，采用全保护浇铸，对大包到中间包的钢流，采用带氩气密封长水口保护，从中间包到结晶器的钢流，采用塞棒控制钢流大小，采用浸入式水口套管保护，控制中间包钢水的过热度为15-30°C，即中间包钢水的温度控制为1545-1555°C，结晶器采用电磁搅拌技术，搅拌频率为4Hz，搅拌电流为210A，控制铸坯的拉速为1.8m/min，控制铸坯二次冷却比水量为1.1?1.3L/kg，控制铸坯的矫直温度彡900°C，铸还长度为11.8m，检验堆放；
[0015](4)轧制:将步骤(3)获得的铸坯在加热炉中加热，使得铸坯的开轧温度为950-1000°C，铸坯的两头以及中间之间的温度差< 50°C，铸坯经过粗轧、中轧，进入预穿水，然后进入精轧，控制轧件进精轧机温度为850?900°C，同时，调整吐丝温度为850?880°C，并控制吐出丝的直径Φ为5.5mm，并将风冷线上的风机全部关闭，盖上保温盖风冷辊道基速为0.3m/s，风冷辊道共有20段，第I段3米，第2_20段，每段6米，辊道的速度=基速+基速X超前率，第1-10段辊道的超前率为0%，第11段辊道的超前率为5%，第12段辊道的超前率为10%，第13段辊道的超前率为15%，第14段辊道的超前率为20%，第15段辊道的超前率为25%，第16段辊道的超前率为30%，第17段辊道的超前率为35%，第18-20段辊道的超前率为50%。
[0016]本发明所述的超前率即是在前一段的速度上增加的百分率。
[0017]所述的合成渣为石灰与萤石按照重量比为(7-8): (2-3)进行混合的混合物。
[0018]所述的无碳覆盖剂为无碳碱性覆盖剂。
[0019]所述的无碳碱性覆盖剂为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，其中三氧化二铝的含量为10-15%，氧化钙与二氧化硅的含量比为2-2.5。
[0020]所述的精炼渣成分为CaO = 50-60%, S12= 20-25%, Al2O3= 10-15%，其粒径为< 3_。
[0021]所述的铝粒的粒径为彡20mm。
[0022]与现有技术相比，本发明的技术效果体现在:
[0023]通过对工艺步骤采用非钙合金材料对钢水进行脱氧处理，避免了钢中钙含量的增加，进而避免了焊接过程中的飞溅。降低钢中的碳含量，就降低了盘条的强度，提高了盘条的断面收缩率和延伸率，即提高了盘条的可塑性，使盘条不经过退火就可以直接拉拔成焊丝，降低了焊丝厂的生产成本；并且在制备工艺中，通过控制各元素的含量，如控制碳硅锰元素的含量，改善了 ER70S-6热轧盘条的质量，提高了焊丝的焊接性能；轧制后冷却过程中，将风冷线上的风机全关闭、保温盖全盖上，使得盘条的抗拉强度最高不超过550MPa，其塑性较好。
[0024]本发明的盘条的制备方法能够将盘条中的各元素含量调整为C 0.06-0.07%,Si 0.80-0.85%, Mn 1.40-1.43 %、P 彡 0.010 %、S 彡 0.011 %、O 0.0005-0.0010%, N0.002-0.003% ;解决了碳含量高导致盘条的强度高、冷加工性能差、拉拔性能差、焊接性能差的技术问题；同时，也避免了硅锰含量较高或者较低给盘条拉拔性能和焊丝焊接性能带来的影响；还避免了硫磷氮等有害元素较高时，其焊丝焊接时的焊缝质量较差，焊接性能难以满足的技术问题，进而本发明为焊丝盘条【技术领域】提供了一种新选择，使得对焊丝盘条制作工艺的改进获取了一个新方向和新思路，进而对相关标准的改进也提供了参考。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0026]实施例
[0027]—种ER70S-6热轧盘条，其原料包含有铁水、废钢和石灰，并且铁水的成分为 Si 0.30 ?0.80 %、Mn 0.30 ?0.80 %、P 彡 0.120 %、S 彡 0.050 %, Cr ^ 0.20 %,Ni ( 0.10%, Cu ( 0.15%, As ( 0.020%，铁水的温度彡 1250°C ;石灰的成分为 CaO >90%、Si02 ( 1.5%, S < 0.15%、活性度> 310ml。
[0028]该ER70S-6热轧盘条的制备方法，整个制备工艺步骤中的钢水采用无碳覆盖剂进行覆盖处理，具体的制备包括以下步骤:
[0029](I)转炉冶炼:将上述原料装入转炉中，并按照常规的冶炼方法进行原料的冶炼处理，再采用高拉补吹法控制冶炼终点，具体的是在高拉补吹法第一次拉碳时，将碳含量控制在0.10?0.15%，并在高拉终点时将碳含量控制< 0.05%，待钢水温度达到1680-1700 °C时，出钢，并确保出钢时，钢水P彡0.015%, S ^ 0.035 %，等样出钢，出钢前钢包温度多900°C，在出钢时，采用机械投放挡渣锥挡渣出钢，并控制钢包的渣层厚度(50mm，在出钢过程中，按照钢水量和合金的收得率投入硅锰合金，投入的硅锰合金使得后续成品钢水中的Mn/Si比为1.8-2.0，不足的娃用娃铁补齐，待加入完后，再向每炉钢水(90-95t)中加入150kg硅铝钡进行钢水最终脱氧处理，并同时向其中加入合成渣，合成渣的加入量为每炉钢300kg，待出钢完后，再在钢包渣面上按照每炉加铝粒20kg，并控制钢包钢水温度为1580-1610°C ；
[0030](2) LF炉精炼:在精炼过程中，采用埋弧精炼技术进行精炼处理，并待步骤(I)获得的钢水进入到精炼站后，先接通钢包底吹氩气，对钢水进行底吹氩3min，破渣壳，下电极通电化渣，确保在通电10-15min时形成液态白渣，并且维持白渣时间彡1min,同时，调整氩气的通入量，避免钢水发生翻腾，调节除尘风机开启度，使得精炼炉内微正压；并在化渣起白渣前，向精炼炉内加入合成渣和精炼渣，合成渣的加入量为每炉加入300-400kg，精炼渣的加入量为每炉加入400-500kg，并控制精炼时间为40-45min，得到合格钢水；
[0031](3)连铸:对步骤(2)得到的合格钢水，采用全保护浇铸，对大包到中间包的钢流，采用带氩气密封长水口保护，从中间包到结晶器的钢流，采用塞棒控制钢流大小，采用浸入式水口套管保护，控制中间包钢水的过热度为15-30°C，即中间包钢水的温度控制为1545-1555°C，结晶器采用电磁搅拌技术，搅拌频率为4Hz，搅拌电流为210A，控制铸坯的拉速为1.8m/min，控制铸坯二次冷却比水量为1.1?1.3L/kg，控制铸坯的矫直温度彡900°C，铸还长度为11.8m，检验堆放；
[0032](4)轧制:将步骤(3)获得的铸坯在加热炉中加热，使得铸坯的开轧温度为950-1000°C，铸坯的两头以及中间之间的温度差< 50°C，铸坯经过粗轧、中轧，进入预穿水，然后进入精轧，控制轧件进精轧机温度为850?900°C，同时，调整吐丝温度为850?880°C，并控制吐出丝的直径Φ为5.5mm，并将风冷线上的风机全部关闭，盖上保温盖，风冷辊道基速为0.3m/s，风冷辊道共有20段，第I段3米，第2_20段，每段6米，辊道的速度=基速+基速X超前率，第1-10段辊道的超前率为0%，第11段辊道的超前率为5%，第12段辊道的超前率为10%，第13段辊道的超前率为15%，第14段辊道的超前率为20%，第15段辊道的超前率为25%，第16段辊道的超前率为30%，第17段辊道的超前率为35%，第18-20段辊道的超前率为50%。
[0033]所述的合成渣为石灰与萤石按照重量比为(7-8): (2-3)进行混合的混合物。
[0034]所述的无碳覆盖剂为无碳碱性覆盖剂。
[0035]所述的无碳碱性覆盖剂为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，其中三氧化二铝的含量为10-15%，氧化钙与二氧化硅的含量比为2-2.5。
[0036]所述的精炼渣成分为CaO = 50-60%, S12= 20-25%, Al2O3= 10-15%，其粒径为< 3_。
[0037]所述的铝粒的粒径为彡20mm。
[0038]按照上述方法制取一批次ER70S-6热轧盘条，并对该批次盘条进行了化学成分分析、力学性能检验、拉拔和焊接试验，结果表明，其拉拔性能、焊接性能等达到了 AWSA5.18《气体保护焊碳钢焊丝规程》标准要求，相当于GB/T8110— 1995(C02气体保护焊用钢焊丝》的ER50-6牌号和GB/T3429— 1994《焊接用钢盘条》的HllMn2SiA牌号以及JISZ3312-1993《低碳钢及高强度钢熔化极实芯焊丝》的YGW12牌号中的盘条或者焊丝的质量；并且其化学成分以重量百分比计为 C 0.06-0.10%, Si 0.8-0.98%, Mn 1.40-1.63%, P^0.020%,S 彡 0.015%, O 0.0005-0.0010%,N 0.002-0.004%，余量为 Fe。
[0039]并在上述化学成分的基础上，制定内控标准，其内控化学成分为C 0.06-0.07%,Si 0.80-0.85%, Mn 1.40-1.43 %、P 彡 0.010 %、S 彡 0.011 %、O 0.0005-0.0010%, N0.002-0.003%，余量为 Fe。
[0040]为此，本发明通过上述的工艺参数和操作步骤的控制，使得制作出来的盘条的各项性能均得到了优化，进而提高了盘条的质量。
[0041]在此有必要指出的是，上述仅仅是对本发明的技术方案做简单的介绍和说明，并不是对本发明的技术方案的限制。
【权利要求】
1.一种ER70S-6热轧盘条，其特征在于，其化学组分以重量百分比计为C0.06-0.10 %, Si 0.80-0.98 Μη 1.40-1.63 %、Ρ 彡 0.020 %、S 彡 0.015 %, Ο0.0005-0.0010%,Ν 0.002-0.004%，余量为 Fe。
2.如权利要求1所述的ER70S-6热轧盘条，其特征在于，所述的化学组分以重量百分比计内控为 C 0.06-0.07%, Si 0.80-0.85%、Mnl.40-1.43%,Ρ 彡 0.010%, S 彡 0.011%,Ο0.0005-0.0010%,N0.002-0.003%，余量为 Fe。
3.如权利要求1或2所述的ER70S-6热轧盘条，其特征在于，其冶炼原料包含有铁水、废钢和石灰，并且铁水的成分为Si 0.30?0.80%、Μη 0.30?0.80%、Ρ彡0.120%、S 彡 0.050%,Cr^0.20%、Ni 彡 0.10%,Cu^0.15%、As 彡 0.020%，铁水的温度彡 1250°C；石灰的成分为 CaO > 90%,Si02 ( 1.5%、S < 0.15%、活性度> 310ml。
4.如权利要求1-3任一项所述的ER70S-6热轧盘条的制备方法，其特征在于，整个制备工艺步骤中的钢水采用无碳覆盖剂进行覆盖处理，具体的制备包括以下步骤:(1)转炉冶炼:将上述原料装入转炉中，并按照常规的冶炼方法进行原料的冶炼处理，再采用高拉补吹法控制冶炼终点，具体的是在高拉补吹法第一次拉碳时，将碳含量控制在0.10?0.15%，并在高拉终点时将碳含量控制<0.05%，待钢水温度达到1680-1700°c时，出钢，并确保出钢时，钢水P < 0.015%,S ( 0.035%，等样出钢，出钢前钢包温度彡900°C,在出钢时，采用机械投放挡渣锥挡渣出钢，并控制钢包的渣层厚度< 50_，在出钢过程中，按照钢水量和合金的收得率投入硅锰合金，投入的硅锰合金使得后续成品钢水中的Mn/Si比为1.8-2.0，不足的硅用硅铁补齐，待加入完后，再向每炉钢水(90-95t)中加入150kg硅铝钡进行钢水最终脱氧处理，并同时向其中加入合成渣，合成渣的加入量为每炉钢300kg，待出钢完后，再在钢包渣面上按照每炉加铝粒20kg，并控制钢包钢水温度为1580-1610°C ； (2)LF炉精炼:在精炼过程中，采用埋弧精炼技术进行精炼处理，并待步骤(1)获得的钢水进入到精炼站后，先接通钢包底吹氩气，对钢水进行底吹氩3min，破渣壳，下电极通电化渣，确保在通电10-15min时形成液态白渣，并且维持白渣时间彡lOmin，同时，调整氩气的通入量，避免钢水发生翻腾，调节除尘风机开启度，使得精炼炉内微正压；并在化渣起白渣前，向精炼炉内加入合成渣和精炼渣，合成渣的加入量为每炉加入300-400kg，精炼渣的加入量为每炉加入400-500kg，并控制精炼时间为40-45min，得到合格钢水； (3)连铸:对步骤(2)得到的合格钢水，采用全保护浇铸，对大包到中间包的钢流，采用带氩气密封长水口保护，从中间包到结晶器的钢流，采用塞棒控制钢流大小，采用浸入式水口套管保护，控制中间包钢水的过热度为15-30°C，即中间包钢水的温度控制为1545-1555°C，结晶器采用电磁搅拌技术，搅拌频率为4Hz，搅拌电流为210A，控制铸坯的拉速为1.8m/min，控制铸坯二次冷却比水量为1.1?1.3L/kg，控制铸坯的矫直温度彡900°C，铸还长度为11.8m，检验堆放； (4)轧制:将步骤(3)获得的铸坯在加热炉中加热，使得铸坯的开轧温度为950-1000°C，铸坯的两头以及中间之间的温度差< 50°C，铸坯经过粗轧、中轧，进入预穿水，然后进入精轧，控制轧件进精轧机温度为850?900°C，同时，调整吐丝温度为850?880°C，并控制吐出丝的直径Φ为5.5mm，并将风冷线上的风机全部关闭，盖上保温盖，风冷辊道基速为0.3m/s，风冷辊轨道共有20段，第1段3米，第2_20段，每段6米，辊道的速度=基速+基速X超前率，第1-10段辊道的超前率为0%，第11段辊道的超前率为5%，第12段棍道的超前率为10%，第13段棍道的超前率为15%，第14段棍道的超前率为20%，第15段辊道的超前率为25%，第16段辊道的超前率为30%，第17段辊道的超前率为35%，第18-20段辊道的超前率为50%。
5.如权利要求4所述的ER70S-6热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述的合成渣为石灰与萤石按照重量比为(7-8): (2-3)进行混合的混合物。
6.如权利要求4所述的ER70S-6热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述的无碳覆盖剂为无碳碱性覆盖剂。
7.如权利要求6所述的ER70S-6热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述的无碳碱性覆盖剂为氧化妈、二氧化娃、三氧化二铝的混合物，其中三氧化二铝的含量为10-15 %，氧化妈与二氧化硅的含量比为2-2.5。
8.如权利要求4所述的ER70S-6热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述的精炼渣成分为 CaO = 50-60%, Si02 = 20-25%, A1 203= 10-15%，其粒径为彡 3mm。
9.如权利要求4所述的ER70S-6热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述的铝粒的粒径为 < 20mm。
【文档编号】C22C38/04GK104498818SQ201410808793
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】张新建, 郑家良, 龙国荣, 李正嵩, 李鸿荣, 高长益, 江金东, 吴华, 李全熙, 毛锐, 刘立德, 刘欣, 张东升, 王晓萍, 赵光凤 申请人:首钢水城钢铁（集团）有限责任公司