21-10Mn7Mo铸锭的冶炼方法
【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21-10Mn7Mo铸锭的冶炼方法，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] 前述的冶炼方法，其中，所述钢锭化学成分质量％由碳C < 0. 10、娃Si < 0. 8、猛 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] 前述的冶炼方法，其中，冶炼的步骤包括：第一步骤，用电弧炉返回吹氧法冶炼电 渣重熔电极和第二步骤，用电渣重熔进行精炼；
[0017] 前述的冶炼方法，其中，其中第二步骤中降低炉渣的氧化性的措施：对电极充分脱 氧，去除氧化皮，用于减少氧的来源；对炉渣的处理，减少渣中的FeO、MnO ;在重熔过程中通 过加硅铁、硅钙、铝脱氧。
[0018] 前述的冶炼方法，其中，冶炼原料的控制是自耗电极的要求：表面应清洁、干燥、无 泥、无夹杂；
[0019] 前述的冶炼方法，其中，铁铝棒的化学成分应满足C > 0. 06%，A1 :10_15% ;或/和， 生萤石应满足：CaF2 > 95%，Si02 < 5%，粒度应满足< 5mm，块状萤石使用前需冲洗干净；或 /和，提纯萤石应满足：Si02 < 0. 5%，S < 0. 1%，粒度应满足< 5mm ;
[0020] 前述的冶炼方法，其中，氧化铝粉应满足：A1203彡98%，Si0 2彡1. 0% ;或/和，石灰 块应满足：CaO > 90%，S < 0. 4%，且烘烤后应在红热状态下使用；
[0021] 前述的冶炼方法，其中，二氧化钛粉采用工业纯；渣料应保持干燥清洁，使用前需 经700-800°C烘烤3小时；
[0022] 前述的冶炼方法，其中，石灰石块应单独烘烤；或/和，导电渣应满足：Ti02 : CaF2=55:45,经炼制而成，导电渣应保持清洁干燥。
[0023] 前述的冶炼方法，其中，冶炼原料中萤石的提纯方法是
[0024] 1)渣料：萤石块或萤石粉经600-800°C烘烤2-3小时，粉状萤石要求每隔半小时停 电翻料一次；
[0025] 2)提纯萤石采用液渣起弧。化渣炉熔化起弧液渔，化渣时，允许插A1100-150克， 用于满足应对渣喷溅的情况；
[0026] 3)提纯过程渣料优选的方法是：勤加少加；加料时机为：每批渣料加完后，见亮 面，再加新料；
[0027] 4)根据铁铝棒质量情况，允许在渣料中加入适量的干燥铝粉，搅拌均匀使用；
[0028] 5)渣料加完后，必须进行精炼5-10分钟。
[0029] 前述的冶炼方法，其中，还有电渣炉工艺步骤，其中，具有查检确保水冷系统畅通 的步骤；查检结晶器、底水箱、化渣炉无渗水、漏水现象的步骤，以确保设备运转正常时启动 冶炼；
[0030] 前述的冶炼方法，其中，具有将底水箱、结晶器上的残钢、残渣剔除干净使之平整 的步骤；
[0031] 前述的冶炼方法，其中，具有围好石棉绳，将结晶器平稳放好的步骤，以防打弧漏 钢；
[0032] 前述的冶炼方法，其中，其中所述石棉绳经过80_120°C、8小时以上的烘烤处理；
[0033] 前述的冶炼方法，其中，具有查检确保自耗电极上牢上正的步骤，电极的调整：令 电极深入到结晶器内，距底水箱预设距离，即距底水箱上沿40-60mm的位置；
[0034] 前述的冶炼方法，其中，具有用化渣炉化好渣后把渣倾入渣勺的步骤，液渣注入 结晶器时动作要迅速、准确。严禁渣罐与自耗电极和结晶器同时接触，以防放电击穿结晶 器；
[0035] 前述的冶炼方法，其中，具有起弧的步骤，按要求供电，手动操作5-10分钟，电流 稳定后再转入自动状态；重熔过程，具有调整自耗电极和结晶器间隙的步骤，用于避免结晶 器底部打火；
[0036] 前述的冶炼方法，其中，具有补缩的步骤，总补缩时间不小于10分钟；在电流值为 零时，停电提升电极；脱锭时间的控制为停电20分钟后，方可脱锭。
[0037] 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，显著优点具体体现在实施例中，还有：
[0038] 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 础。本案采用电弧冶炼初锭后，再用电渣重熔的方法进行提纯，从而可获得纯度高、含硫低、 非金属夹杂物少、化学成分均匀且钢锭组织均匀致密的铸锭。