21-10Mn7Mo钢锭及其冶炼工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本案属于焊接技术领域，涉及气体保护电弧焊之实芯焊丝的制备方法及其产成品 及其工艺设备。特别是冶炼的方法及其钢锭。
【背景技术】
[0002] 不锈钢焊丝、焊条在自动化技术中的应用越来越多，但是已有技术制备的不锈钢 焊丝常见的质量问题是焊丝外观不好、送丝不够稳定，因此难以满足高自动化焊接设备的 要求。
[0003] -般可知，焊丝质量与炼钢引起的化学成分的细微变化有着紧密的关系，与材料 成分的杂质含量有着紧密的关系，重要的是焊丝制备的工艺方法和工艺设备关系着焊丝的 半成品、产成品的品质。为此业界在这方面做过很多努力，已有技术包括但不限于：
[0004] 如中国专利200510109991.8公开了一种气体保护电弧焊接用实芯焊丝，其组成 为，含有 Si :0. 70 至 1.00 质量％、Mn :1.50 至 1.90 质量％、S :0. 005 至 0. 025 质量％、Ti : 0. 19 至0. 25质量％、Mo :0. 12 至0. 35质量％、C :0. 020 至0. 100质量％、B :0. 0050质量％以 下以及Cu :0. 45质量％，限制P :0. 020质量％以下、0 :0. 0160质量％以下，Si/Mn为0. 385 以上，Mn以及Mo的总含量为2. 20质量％以下，S以及0的总含量为0.034质量％以下，此 外，C含量（质量％)为[C]、B含量（质量％)为[B]时，[C]和[B]的关系满足给定的条 件。此焊丝，对强度为520N/mm2级以下的碳钢进行碳酸气体保护电弧焊接时，高效率并且 焊接部的机械性能优异。
[0005] 再如中国专利200310100196. 3公开了一种高强度焊条，该发明属于焊接材料 领域。该焊条是一种在焊态下使用具有高强度的焊条，可用于焊接屈服强度大于950MPa 级的高强度结构钢。该发明高强度焊条的特征在于组成焊条的熔敷金属化学成分为： C ^ 0. 07 % ；SiO. 1-0. 6 % ；Mnl. 2-1. 9 % ；Ni2. 6-3. 8 % ；CrO. 41-1. 50 % ；M〇0. 66-1. 6 % ； Ti0.00 3-0. 03% ;其余为Fe。该焊条的熔敷金属具有良好的综合力学性能，其抗拉强度大 于lOOOMPa ;屈服强度在950MPa以上；在-50°C的冲击功大于27J。
[0006] 又如中国专利200710103490. 8公开了一种实芯焊丝，含有C为0. 005~0. 060质 量％、Si为0? 60~1. 00质量％、Mn为1. 10~1. 65质量％、S为0? 045~0? 090质量％、 0为0. 0015~0. 0100质量％、并且所述C和所述S的含量的合计为0. 125质量％以下，含 有P在0. 017质量％以下，余量是Fe及不可避免杂质，在所述杂质中，Ti限制在0. 15质 量％以下、B限制在0. 0050质量％以下、N限制在0. 0075质量％以下，此外Cr、Ni、Al、Nb、 V、Zr、La及Ce分别限制在0. 20质量％以下。
[0007] 还有已有技术HlCr21NilOMn6焊丝，主要用于重型、大型车辆等自动焊接，本案也 是以此为研发背景的进一步改进，目的在于进一步提高焊丝的抗拉强度，提高其熔敷金属 的抗拉强度，为此还有包括但不限于下述公开 ：
[0008] 如中国专利201110104281. 1公开了一种焊丝、盘条及其应用它涉及盘条和焊 丝，其按重量百分比计的化学成分为：C彡0. 05 %，Si :0. 10-0. 60 %，Mn :0. 3-1. 2 %， S ^ 0. 015 %, P ^ 0. 020%,Cr ：1. 0-2. 0 %, Ni ：3. 0-5. 0 %, Cu ：0. 05-0. 40 %, Ti ： 0? 03-0. 20%，0彡0? 010%，N彡0? 010%，H彡0? 0005%，余量为Fe及不可避免的杂质元 素。焊丝在用于抗拉强度550MPa以上的中合金高耐候结构钢焊接中的应用。
[0009] 已有的技术存在下述问题亟待解决。
[0010] 冶炼问题，原材料成分和均匀性是关系焊丝质量的前序关键环节，故通过冶炼工 序提供均匀性更好、纯净度更高的钢锭，是制备高质量焊丝的基础工艺环节，也是业界追求 不断出新的重要工艺环节。
[0011] 本案焊丝是在已有的HlCr21NilOMn6焊丝的基础上的创新，包括添加适量的Mo， 同时相应的提高Mn的含量，问题在于由此材料成分的改变会对后期的生产带来工艺困难， 一般可知，钥在合金钢中的含量在一定范围时，钥会使合金钢的塑性和韧性下降，因此业 界亟待通过包括冶炼在内的工艺方法的改善来解决这样的问题。
【发明内容】
[0012] 本发明所要解决的问题在于克服前述技术存在的上述缺陷，而提供一种针对 21-10Mn7M 〇焊丝的冶炼方法及用该方法制备的钢锭。
[0013] 本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种 2l-10Mn7Mo钢锭，其中，所述钢锭化学成分质量％包括：碳C彡0. 10、硅Si彡0. 8、锰 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、镍 Ni9. 0-11. 0、铬 Crl9. 0-22. 0、钥 M〇0. 5-2. 0 ;Mn/ Mo比控制在7-7. 5。
[0014] 本案解决技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
[0015] 前述的21-10Mn7Mo钢锭，其中，所述钢锭化学成分质量％由碳C彡0. 10、硅 Si 彡 0? 8、锰 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、镍 Ni9. 0-11. 0、铬 Crl9. 0-22. 0、钥 M〇0. 5-2. 0,和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成；Mn/Mo比控制在7-7. 5。
[0016] 前述的 21-10Mn7Mo 钢锭，其中，Mn/Mo 比控制为 7-7. 1，或 7. 2-7. 3,或 7. 4-7. 5。
[0017] 由此合理的组分配置以及钥、锰成分比的设置，可有效避免金属锰在重熔过程容 易烧损的问题。有效提高钢锭的强度和耐腐蚀性，达到细化钢微观晶粒而达到细晶强化的 技术效果。由此成分的钢锭，其纯净度和均匀性更好，对焊丝的加工和后面的焊接有良好的 影响。
[0018] 本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种用于 制备前述钢锭的冶炼工艺，该工艺是冶炼所述钢锭之用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电 极的工艺步骤，其中，该步骤下述统称为第一步骤，其中钢液温度达到1400-1600°c，在高温 下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程依次是：补炉、装料、熔化期、氧化期、 还原期、出钢、浇铸重熔电极；或/和，在补炉步骤中：补炉材料应用卤水搅拌，不得用清水 搅拌；或/和，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相对高温的区域，不能放在电弧作用区。
[0019] 本案解决技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
[0020] 前述的冶炼工艺，其中，所述第一步骤中熔化期电极的控制是：电极穿井阶段带阻 抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料，用于稳定电弧；或/和，熔化期吹氧 的控制：在炉温达到950°C以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0. 4MPa ;或/和，熔化期脱 磷的控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加石灰或碎 矿石，炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入矿石，每批 矿量设置为3-4kg或4-5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
[0021] 由此，可以通过适当加入矿石来控制温度和熔渣流速，所述矿石如萤石。利用矿石 升温慢的特点，加入矿石更利于脱磷，不断加矿石可保持渣中（FeO) 10~20 %，进行自动流 渣或扒渣使磷大量被去除。由此解决钢液脱磷及钢渣流动性问题。
[0022] 前述的冶炼工艺，其中，所述第一步骤中氧化期是脱磷、脱碳；除气：包括除氮、除 氢；去除钢液中夹杂物；其氧化期脱磷、脱碳的次序是先脱磷，后脱碳；温度控制次序为：先 低温，后高温；造渣次序为：先多量，后少量；供料次序为，先加矿石，后吹氧。
[0023] 前述的冶炼工艺，其中，氧化期熔渣的控制：通过及时补加矿石、石灰，控制熔渣流 动；或/和，熔渣的渣量控制在相当于钢水量的2%~3%;或/和，熔渣碱度控制在相当于 2. 5~3 ;或/和，烙渔厚度控制在相当于40mm~60mm ;
[0024] 前述的冶炼工艺，其中，还原期的控制任务包括脱氧、脱硫；以及使得化学成分达 到预设工艺条件；使得钢液温度满足浇注的预设工艺条件；扒除氧化渣后，迅速加石灰、萤 石，比例为3 :1 ;造出稀薄渣，待稀薄渣形成后，再分批加入石灰，调整炉渣，并加入电解锰； 或/和，采用Ca-Si粉、A1粉进行扩散脱氧，待渣白后，充分搅拌，取平行样进行全分析；或 /和，保温还原步骤选用小功率升温，出钢前可选用大功率升温。
[0025] 由此能保证出钢温度和熔渣良好的流动性。
[0026] 至此前述的材料成分中锰含量的合理配比，在此表现的良好效果包括：可有效降 低由硫引起热裂纹的倾向，从而提高焊丝的强度。
[0027] 前述的冶炼工艺，其中，出钢步骤的控制中：补加合金后，到出钢之间的时间应相 对长，控制在大于5分钟；或/和，出钢插A10. 4~0. 5 kg /t ;或/和，出钢温度选择1580~ 1590°C或 1590°C -1600°C ?
[0028] 前述的冶炼工艺，其中，浇注重熔电极的控制：浇注时机控制在出钢后，静置3~ 7分钟，测量温度是否满足浇铸温度条件；或/和，控制浇铸温度为1450~1460°C或 146CTC ~147CTC 或 147(TC -148CTC ?
[0029] 前述的冶炼工艺，其中，浇铸速度为110~120kg/s ;或120~130kg/s或130~ 140kg/s，或140~150kg/s ;或/和，开流可以大些，钢液上升到锭身1/3以上时，或全流快 注。
[0030] 由此可以达到不翻花、不结膜、不截注的工艺效果。
[0031 ] 至此合金熔炼，其中各合金元素收得率更好。
[0032] 本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，由以上技术方案可知，本发 明在优异的结构配置下，显著优点体现在前述以及实施例中，还有：
[0033] 本案通过提供的冶炼工艺方法制备的钢锭，为后序制备高质量的焊丝奠定了基