一种无缝纯钙线及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种无缝纯钙线及其制备方法，所述无缝纯钙线包括外层和内层，所述外层为搭接和焊接连接，所述搭接处呈向内折叠状，所述搭接处为由四层所述外层构成，其中，由外向内一次分别为第一层、第二层、第三层和第四层，所述第一层和第二层焊接连接。本发明除了具有现有的无缝纯钙线优点外，生产成本应有所降低，另外，喂线机可采用现单层纯钙线喂线机，推广相对容易，对解决目前国内单层双层纯钙线存在的喷溅、增氮，降低冶炼成本具有重要意义。
【专利说明】
一种无缝纯钙线及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于冶炼技术领域，涉及一种无缝纯钙线及其制备方法。【背景技术】
[0002]钢中非金属夹杂物是影响钢材性能的主要因素之一，提高钢水纯净度，降低钢中氧含量和氧化物夹杂，一直是钢铁冶炼的一大难点。目前，对钢水纯净度要求较高的钢种大都采用铝进行预脱氧或终脱氧，含有大量脱氧产物Al2〇3的钢水连铸性不稳定，容易发生水口结瘤，影响钢材性能。造成水口结瘤的主要成分为Al2〇3，必须最大限度去除，对残余在钢水中的A1203夹杂进行变性处理，使其形成低熔点的钙铝酸盐，将其对钢材性能影响降到最低。
[0003]自上世纪九十年代以来，国内各钢厂钢水处理标准工艺是，钢水首先用硅锰、硅铁或铝铁脱氧，再在LF炉加铝粒进行渣面终脱氧，根据钢种需要，以钢水喂入硅钙线、单层双层纯钙线统称有缝的实心纯钙线、钙铝铁线等各种钙芯线进行钙处理，保证钢水最终〔Ca〕 达到20ppm左右，从而确保连铸顺利进行。为满足炼钢需要，精炼操作平台同时备有各种钙芯线，挤占了本已拥挤的平台空间；改变芯线品种需延长精炼时间、增加精炼成本，等等，从而给炼钢操作带来诸多问题。
[0004]2010年以来，由于国内金属钙行业技术进步，纯金属钙棒制造成本大幅下降，以纯金属钙棒为主要原料的单层纯钙线得到迅速发展。使用单层纯钙线精炼钙处理可将钙喂入到钢水的更深部位，从而得到较高的钙收得率，确保了钙处理效果更稳定;单层纯钙线不含硅，操作方便可应用于低硅钢；比使用硅钙、钙铁线钙处理成本更低，但存在着钙处理过程中钢水喷溅严重，钢水增氮较多问题，影响了单层纯钙线的使用。
[0005]为克服单层纯钙线使用喷溅严重缺陷，人们开发了双层纯钙线，双层纯钙线利用金属钙缓释技术，将〇6-8mm纯钙棒以二层薄钢带包裹并压制成型，既继承了单层纯钙线钙处理操作方便、钙收得率稳定、成本低的优点，同时也大大降低钢水喷溅、减少钢水增氮，基本满足钢铁生产需要，缺点是相比单层纯钙线，双层纯钙线钙铁比低。
[0006]然而，无论是单层还是双层纯钙线，都存在着钙处理喷溅、钢水增氮问题，且钙吸收率偏低问题。
[0007]由于金属钙熔点低(843°c)，沸点低(1450°C )，在钢液中极易上浮到钢渣表面上与空气中的氧及渣液中的氧化物反应而烧损掉。故一般使用含金属钙或钙合金的包芯线如 CaSi包芯线(Ca28% Si50%)或CaFe包芯线(Ca约为30%，Fe约70% )和有缝的实心钙包芯线 (外层钢带咬合搭接)，且处理时要尽量加到金属液深部，利用金属液的静压，使金属钙在变成钙气泡之前即与钢中的氧、硫等起反应，避免一加进去就变成钙气泡上浮损失掉。
[0008]上述有缝包芯线已经能够满足一部分钢种精炼的技术要求，但相对而言还不十分理想。这是因为喂Ca-Si线时会出现钢水增硅现象，硅含量的增加也要影响到钢的最终性能；采用Ca-Fe包芯线时不会出现前述的增硅现象，但包装在包芯线内部的Fe-Ca粉组成的包芯线进入钢液后，在高温的作用下已经软化，即使较高的喂丝速度，包芯线也无法穿透高温钢水进入深部，大多位于钢水的上部，金属钙将快速气化，形成钙气泡，在其尚未同钢中杂质接触反应之时就已经上浮到了钢水的表面，使得金属钙的收得率较低仅有10%左右，大量的金属钙都无谓地浪费了；使用有缝实心钙包芯线钢液有沸腾现象，金属钙的收得率较低仅有20%左右，且增加了钢水中的N含量。这是因为①有缝的包芯线制作工艺是物理搭接而成的且有缝隙，其缝隙约为0.05-0.1mm，钢液从缝隙进入，这样增加了钙的熔化和气化速度;②在精炼钢水温度下，有缝包芯线钢带迅速软化，搭接部位钢带强度降低不能束缚金属钙蒸气，后者快速冲出钢液溢失，并引起喷溅;③有缝包芯线由于存在缝隙，导致空气留存在缝隙中，在进入钢液后增加了钢液的气体杂质、同时加大了喷溅。
[0009]此外，国外还开发了无缝纯钙线技术，无缝纯钙线是先将纯钙粉包入1-1.5mm薄钢带，再将薄钢带焊接为无缝钢管。如专利CN201420389712公开了一种无缝焊接纯钙包芯线。 此技术提高了钙吸收率，降低了钙处理喷溅，但由于现无缝纯钙线技术工艺问题，使无缝纯钙线价格高、且需要独特的喂线设备，造成使用成本高，该产品在我国钢铁业无人问津。
【发明内容】
[0010]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种无缝纯钙线及其制备方法，该无缝纯钙线不存在缝隙，不会将空气留存在缝隙中，在进入钢液后避免了喷溅现象，制造成本低。
[0011]本发明提供了如下的技术方案:一种无缝纯钙线，包括外层和内层，所述外层为搭接和焊接连接，所述搭接处呈向内折叠状，所述搭接处由四层所述外层构成，其中，由外向内依次分别为第一层、第二层、第三层和第四层，所述第一层和第二层焊接连接。
[0012]其中，所述向内即将所述搭接处卷在里边。
[0013]本发明将单层纯钙线钙芯完全包裹在外层形成的空间内，所述第一层和第二层焊接连接，熔为一体，该无缝纯钙线不存在缝隙，不会将空气留存在缝隙中，在进入钢液后避免了喷溅现象，降低了钢水N增量。
[0014]在上述方案中优选的是，所述外层的连接处，为所述外层的开口的两端相互搭接， 相互搭接后所述外层的开口的两端相互重合一部分且相互接触，然后相互重合的部分再折叠一次。
[0015]简单说，所述外层的连接处，即一个边缘搭接在另一个边缘上，然后所述搭接处向搭接在下面的一侧折叠，呈咬合态。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述搭接的连接部分被遮挡在内部。
[0017]在上述任一方案中优选的是，所述外层的连接处为密封连接。[〇〇18]在上述任一方案中优选的是，所述第一层和第二层的焊接为激光焊接连接。
[0019]在上述任一方案中优选的是，所述钢带的焊缝深度为0.8-1.7mm。
[0020]在上述任一方案中优选的是，所述焊接的焊缝为贯穿所述第一层和第二层，或所述焊缝为贯穿所述第一层和部分第二层。
[0021]在上述任一方案中优选的是，所述第二层和第三层的连接处为搭接连接或焊接连接。
[0022]在上述任一方案中优选的是，所述第三层和第四层的连接处为搭接连接。
[0023]在上述任一方案中优选的是，所述外层材质为钢。
[0024]在上述任一方案中优选的是，所述外层为钢带。[0025 ]在上述任一方案中优选的是，所述钢带的厚度为0.5-0.8mm。[〇〇26]在上述任一方案中优选的是，所述钢带的厚度为0.55-0.62mm。
[0027]现行无缝纯f丐线钢带厚度一般在1.2-1.5mm，而本发明中钢带厚度为0.5-0.8mm即可满足生产要求，另外钢带越薄，单位重量的无缝纯钙线中钙的比例越高，使用成本低。
[0028]在上述任一方案中优选的是，所述无缝纯钙线的外直径为9.5-11.5mm。[〇〇29] 钢包大小与钙棒直径为正相关，钢包越大，无缝纯钙线所用钙棒直径越大，无缝纯钙线外径越大。本发明为了更好的与钢包的大小相匹配，所述无缝纯钙线的外直径设定为 9.5-11.5mm，使生产工艺和产品更理想。
[0030]在上述任一方案中优选的是，所述内层为钢带。
[0031]在上述任一方案中优选的是，所述内层内包裹钙金属。
[0032]在上述任一方案中优选的是，所述内层内包裹钙棒或其它钙金属。[〇〇33] 在上述任一方案中优选的是，所述钙棒直径为6.5-8.5皿1。[0〇34] 在上述任一方案中优选的是，所述|丐棒直径为6.8-8皿1。
[0035]在上述任一方案中优选的是，所述钙棒中钙含量大于等于96%。[〇〇36] 在上述任一方案中优选的是，所述无缝纯钙线中钙铁比(20-40): (60-80)。[〇〇37]在上述任一方案中优选的是，所述无缝纯钙线中钙铁比(28-31): (72-69)。
[0038]本发明中优化了无缝纯钙线中钙铁比，即满足生产要求，既使钙含量满足要求，又降低了使用成本。
[0039]本发明还提供所述的无缝纯钙线的制备方法，所述搭接处采用激光焊接连接，焊接速度3_15m/min，钢带焊缝深度0.8-1.7mm。
[0040]激光焊接产品外观光滑，可直接使用;且可在现在纯钙线生产线基础上改造而成； 外层钢带可以更薄，别的焊接工艺做不到。本发明中激光焊接参数的设定，能够有效地保证焊接效果，提高后续生产效率。在本发明的激光焊接所达到的钢带焊缝深度范围内，能够确保钢带焊接成密闭空间，阻止1丐蒸气外溢。焊接速度低于3m/min生产效率低，高于15 m/min 焊机功率太大，成本高。[0041 ]在上述任一方案中优选的是，所述钢带焊缝深度为0.8-1.2_。[〇〇42]在上述任一方案中优选的是，所述激光焊接为激光连续焊接，激光器输出功率为 2-5KW，负离焦为 0.4-1.0mm。
[0043]其中激光器功率指的是输出功率。
[0044]在上述任一方案中优选的是，激光器输出功率为2kw。
[0045]在上述任一方案中优选的是，所述负离焦为0.6mm。
[0046]本发明中激光焊接可通过将单层纯钙线扣接钢带的外边两层焊接在一起，实现单层纯钙线的外层钢带全密闭，将钙芯完全包裹在钢带密闭空间里，从而提高了钢带高温下束缚钙蒸气能力，将钙芯输送到1.6m钢水深度。采用无缝钢管快速将金属钙送达1.6m钢水深度，可使金属钙蒸气与钢水平衡不外溢。只有采用无缝钢管才能将金属钙最大量送达如此深度，达到提高钙收得率、减少喷溅的目的。本发明无缝纯钙线进入钢水后，Ca的收得率可达25-45%。现有的有缝纯钙线钙收得率一般为20%左右;现有无缝纯钙线钙收得率为 35%左右;硅钙线等钙收得率较低，为15%左右;本发明的无缝纯钙线的效果，明显优于现有的产品。
[0047]本发明除了具有现有的无缝纯钙线优点外，生产成本应有所降低，另外，喂线机可采用现单层纯钙线喂线机，推广相对容易，对解决目前国内单层双层纯钙线存在的喷溅、增氮，降低冶炼成本具有重要意义。【附图说明】
[0048]图1是本发明一种无缝纯钙线的一优选实施例中外层的截面示意图；图2是图1外层的截面中焊缝深度的示意图。【具体实施方式】
[0049]为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。
[0050]在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。[〇〇51 ] 实施例1:如图1-2所示，一种无缝纯钙线，包括外层和内层，所述外层1为搭接和焊接连接，所述搭接处呈向内折叠状，所述搭接处由四层所述外层构成，其中，由外向内依次分别为第一层 2、第二层3、第三层4和第四层5,所述第一层2和第二层3焊接连接。[〇〇52]在本实施例中，所述外层的连接处，为所述外层的开口的两端相互搭接，相互搭接后所述外层的开口的两端相互重合一部分且相互接触，然后相互重合的部分再折叠一次。 [〇〇53]在本实施例中，所述搭接的连接部分被遮挡在内部。
[0054]在本实施例中，所述外层的连接处为密封连接。
[0055]在本实施例中，所述第一层2和第二层3的焊接为激光焊接连接。
[0056]在本实施例中，所述钢带的焊缝深度0.8-1.7mm。(如图2所示，其中R即为焊缝深度)在本实施例中，所述焊接的焊缝为贯穿所述第一层2和第二层3,或所述焊缝为贯穿所述第一层2和部分第二层3。[〇〇57]在本实施例中，所述第二层3和第三层4的连接处为搭接连接或焊接连接。[〇〇58]在本实施例中，所述第三层4和第四层5的连接处为搭接连接。
[0059]在本实施例中，所述外层材质为钢。
[0060]在本实施例中，所述外层为钢带。[0061 ]在本实施例中，所述钢带的厚度为0.5-0.8mm。优选为所述钢带的厚度为0.55-0.62mm。[〇〇62] 在本实施例中，所述钢带的焊缝深度0.8-1.7mm。[〇〇63] 在本实施例中，所述无缝纯钙线的外直径为9.5-11.5mm。[〇〇64]在本实施例中，所述外层为钢带。
[0065]在本实施例中，所述内层内包裹钙金属。
[0066]在本实施例中，所述内层内包裹金属钙棒或其它钙金属。
[0067]在本实施例中，所述f丐棒直径为6.5_8.5mm，优选为6.8_8皿1。[〇〇68] 在本实施例中，所述钙棒中钙含量大于等于96%。[〇〇69] 在本实施例中，所述无缝纯钙线中钙铁比(20-40): (60-80)，优选为(28-31): (72-69)〇[〇〇7〇] 实施例2:实施例1所述的无缝纯钙线的制备方法，所述搭接处采用激光焊接连接，焊接速度3-15m/min，钢带焊缝深度0.8-1.7mm。[〇〇71] 实施例3:实施例1所述无缝纯钙线的制备方法，其中所述钢带焊缝深度0.8-1.2mm。[〇〇72] 实施例4:实施例2所述的无缝纯钙线的制备方法，其中所述激光焊接为激光连续焊接，激光器输出功率为2KW，负离焦为0.6mm。[〇〇73] 实施例5:本实施例中对实施例1的无缝纯钙线采用不同制备方法对比，具体如下(1 )_(4)所列的制备参数:(1)采用输出功率为2kw的连续激光焊接，焊接速度15-25m/min，钢带焊缝深度0.3-0.5mm;(2)采用输出功率为2kw的连续激光焊接，焊接速度2-3m/min，钢带焊缝深度1.4-1.7mm;(3)采用输出功率为2kw的连续激光焊接，焊接速度7-12m/min，钢带焊缝深度0.5-0.8mm；(4)采用输出功率为2kw的连续激光焊接，焊接速度5-6m/min，钢带焊缝深度0.8-1.4mm;以上样品检测证明，单层纯钙线两层搭接处焊接速度为5-6m/min，钢带焊缝深度为 0.8-1.4mm，该型大功率激光焊接机最满足生产试验水平。
[0074](1)-(4)的其他实验条件相同，仅考虑焊接速度和钢带焊缝深度对生产试验水平的满足情况。[〇〇75] 实施例6:本实施例中对实施例1的无缝纯钙线采用不同制备方法制备，对得到的样品应用后的钙收得率进行分析，具体如下(1)-(2)所列的制备参数:(1)、采用激光焊接，焊接速度5-6m/min，钢带焊缝深度0.8mm，在钢厂某钢种冶炼中进行精炼钙处理，钙收得率为35%。[〇〇76](2)、采用激光焊接，焊接速度4-5m/min，钢带焊缝深度1.2mm，在钢厂某钢种冶炼中进行精炼钙处理，钙收得率为42%。
[0077](1)与(2)的其他实验条件相同，仅考虑焊接速度和钢带焊缝深度对钙收得率的影响。[〇〇78] 实施例7:如图1所示，一种无缝纯钙线，包括外层和内层，所述外层1为搭接和焊接连接，所述搭接处呈向内折叠状，所述搭接处由四层所述外层构成，其中，由外向内依次分别为第一层2、 第二层3、第三层4和第四层5,所述第一层2和第二层3焊接连接。
[0079]实施例8:本实施例在实施例7的基础上，所述外层的连接处，为所述外层1的开口的两端相互搭接，相互搭接后所述外层1的开口的两端相互重合一部分且相互接触，然后相互重合的部分再折叠一次。
[0080]实施例9:本实施例在实施例8的基础上，所述搭接的连接部分被遮挡在内部。
[0081]实施例10:本实施例在实施例9的基础上，所述外层1的连接处为密封连接。
[0082]实施例11:本实施例在实施例10的基础上，所述第一层2和第二层3的焊接为激光焊接连接。
[0083]实施例12:本实施例在实施例11的基础上，所述钢带的焊缝深度〇.8-1.7mm。(如图2所示，其中R即为焊缝深度)实施例13:本实施例在实施例7的基础上，所述焊接的焊缝为贯穿所述第一层2和第二层3。
[0084]实施例14:本实施例在实施例7的基础上，所述焊缝为贯穿所述第一层2和部分第二层3。[〇〇85] 实施例15:本实施例在实施例7的基础上，所述第二层3和第三层4的连接处为搭接连接。
[0086] 实施例16:本实施例在实施例7的基础上，所述第二层3和第三层4的连接处为焊接连接。[〇〇87] 实施例17:本实施例在实施例7的基础上，所述第三层4和第四层5的连接处为搭接连接。
[0088]实施例18:本实施例在实施例7的基础上，所述外层材质为钢。
[0089]实施例19:本实施例在实施例18的基础上，所述外层为钢带。
[0090]实施例20:本实施例在实施例19的基础上，所述钢带的厚度为0.55-0.62mm。所述钢带的焊缝深度 0.8-1.7mm。所述无缝纯|丐线的外直径为9.5-11.5mm。
[0091]实施例21:本实施例在实施例20的基础上，所述外层为钢带。所述内层内包裹钙金属。所述内层内包裹金属钙棒或其它钙金属。所述钙棒直径为6.8-8mm。所述钙棒中钙含量大于等于96%。 [〇〇92] 实施例22:本实施例在实施例21的基础上，所述无缝纯钙线中钙铁比为(28-31): (72-69)。[〇〇93] 实施例23:实施例7所述的无缝纯钙线的制备方法，所述搭接处采用激光焊接连接，焊接速度3-15m/min，钢带焊缝深度0.8-1.7mm。[〇〇94]实施例24:实施例7所述无缝纯钙线的制备方法，其中所述钢带焊缝深度0.8-1.2mm。[〇〇95]实施例25:实施例7所述的无缝纯钙线的制备方法，其中所述激光焊接为激光连续焊接，激光器输出功率为2KW，负离焦为0.6mm。
【主权项】
1.一种无缝纯钙线，包括外层和内层，其特征在于:所述外层为搭接和焊接连接，所述 搭接处呈向内折叠状，所述搭接处由四层所述外层构成，其中，由外向内依次分别为第一 层、第二层、第三层和第四层，所述第一层和第二层焊接连接。2.根据权利要求1所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述外层的连接处，为所述外层的 开口的两端相互搭接，相互搭接后所述外层的开口的两端相互重合一部分且相互接触，然 后相互重合的部分再折叠一次。3.根据权利要求1所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述第一层和第二层的焊接为激光 焊接连接。4.根据权利要求1所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述焊接的焊缝为贯穿所述第一层 和第二层，或所述焊缝为贯穿所述第一层和部分第二层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述外层为钢带，所述 钢带的厚度为0.5-0.8mm。6.根据权利要求1至4中任一项所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述无缝纯钙线的外 直径为 9.5_11.5mm。7.根据权利要求1至4中任一项所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述内层内包裹钙金属。8.根据权利要求1至4中任一项所述的无缝纯钙线，其特征在于:所述无缝纯钙线中钙 铁比(20-40): (60-80)。9.根据权利要求1至8中任一项所述无缝纯钙线的制备方法，所述搭接处采用激光焊接 连接，焊接速度3-15m/min，钢带焊缝深度为0.8-1.7_。10.根据权利要求9所述的无缝纯钙线的制备方法，其特征在于:所述激光焊接为激光 连续焊接，激光器输出功率为2-5KW，负离焦为0.4-1.0mm。
【文档编号】C21C7/06GK106086310SQ201610721530
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月24日
【发明人】赵中秋, 王庄, 段元增, 谢学斌, 张承刚, 孙振蛟
【申请人】北京首钢铁合金有限公司