一种焊丝用钢的电炉冶炼方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种焊丝用钢的电炉冶炼方法。
【背景技术】
[0002]电站结构因其恶劣的运行环境，要求其具有极高的安全系数，因此对建造材料提出更严格的要求，如对所用钢材及配套焊材的纯净度要求极高。S、P、Al、Si等元素均可使焊接接头的脆性增加，增大焊缝开裂倾向。因此，一些电站用焊丝钢要求具有较低的S、P、AUSi含量。由于钢液冶炼过程中脱磷反应需要在高碱度、高氧化性炉渣环境进行，脱磷的同时容易导致钢液过氧化，因此必须在后续冶炼时加强脱氧，而Al、Si作为强脱氧元素，在其含量较低时，极易导致脱氧不充分，从而进一步影响脱硫反应。因此，生产低S1、低P钢时钢液的脱磷、脱氧及脱硫反应不易控制，并最终不易冶炼出高纯净度的焊丝用钢。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种焊丝用钢的电炉冶炼方法，具体地说，可提供一种硅含量低于0.03%、铝含量低于0.003 %、磷含量低于0.008 %、硫含量低于0.006 %的低硅低铝低磷含量的高纯净焊丝钢的冶炼方法。
[0004]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案:
[0005]一种焊丝用钢的冶炼方法，钢的化学成分以重量百分比计为:0.05 %彡 C 彡 0.09 %、Si 彡 0.03 %、0.55 % 彡 Mn 彡 0.65 %、S 彡 0.006 %、P 彡 0.008 %、Cr 彡 0.08%、Ni 彡 0.08%、Cu 彡 0.08%、Mo 彡 0.02%、Al 彡 0.003%，余量为 Fe 及不可避免的杂质，具体包括电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序。
[0006]I)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，铁水比多70%;全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，控制石灰加入量多23kg/t，熔池温度< 1560°C ;当熔池中碳含量< 0.06%、磷含量< 0.006%、温度为1600?1640°C时方可出钢；当出钢量达到总出钢量的15?20%时按照“硅铁一低碳锰铁一石灰一萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，严禁加铝或含铝的合金；
[0007]2)所述钢包精炼工序中，精炼过程中加入石灰、萤石、电石调节精炼渣成分，将炉渣主要组成的重量百分比控制在50%彡CaO ( 55%, Al2O3彡8%,15%^ S12S 20%,6%^ MgO ^ 10%U5%^ CaF2S 20%、MnO+T.Fe ^ 1.5% ;并将钢液温度调整为 1593 ?1603°C，钢的化学成分以重量百分比计调整为:C 0.05?0.09、Si彡0.03、Mn 0.55?0.65、S 彡 0.006、P 彡 0.008、Cr 彡 0.08 %、Ni 彡 0.08 %、Cu 彡 0.08 %、Mo 彡 0.02 %、Al ( 0.003%;精炼时间不少于35分钟，白渣时间不少于15分钟；精炼结束后吹氩软搅拌，吹氩软搅拌时间不少于10分钟；
[0008]3)所述小方坯连铸工序中，连铸过程采用全程保护浇铸，中间包采用液-固双层结构覆盖剂进行保护；中间包钢液的过热度为20?40°C ;拉速为2.2?2.6m/min。
[0009]进一步，所述电炉冶炼工序中，吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，根据铁水的硅含量，控制石灰加入量为23?30kg/t，控制开始流渣时间为吹炼开始15分钟以后，并使流渣时的炉渣碱度彡2.0、渣中T.Fe含量彡20%，使熔池温度< 1560°C，熔池的磷含量< 0.02%。
[0010]进一步，所述电炉冶炼工序中，合金的加入量与电炉终点钢液的溶解氧质量分数满足如下关系:W(硅铁)=(8?15) X [%0]/(硅铁中的硅含量)，W(低碳锰铁)=(70?85)X[% O]/(低碳锰铁中的锰含量)
[0011]进一步，所述精炼工序中，控制精炼渣主要成分的方法为，在电炉出钢过程加入石灰O?5kg/t ;精炼过程根据炉渣和钢液脱氧情况，分批加入石灰、萤石及电石，控制石灰加入量为5?10kg/t、萤石加入量为2?7kg/t、电石加入量为0.2?lkg/t。
[0012]进一步，所述小方坯连铸工序中，二冷段采取四段冷却模式，各区水量与拉速V的关系如下:一区水量为vX (55?65)L/min，二区水量为vX (68?78) L/min，三区水量为VX (18 ?24)L/min，四区水量为 vX (14 ?20)L/min。
[0013]与现有技术比较，本发明至少具有以下有益效果:
[0014]在电炉吹炼前期，通过控制石灰加入方法、石灰加入量、控制流渣时间和流渣时的炉渣碱度，达到提高电炉前期脱磷率的效果，减轻了后续高温冶炼过程的脱磷压力，最终实现了电炉终点磷含量低于0.006%的脱磷目标。
[0015]在电炉出钢和精炼过程中，通过不使用铝脱氧，以及控制渣中Al2O3含量低于8 %，减少了钢渣间的反应3 [Si] +2 (Al2O3) = 3 (S12) +4 [Al]，达到了控制钢中铝含量低于0.003%的目标。
[0016]通过精确控制钢包精炼的炉渣成分，提高炉渣碱度，在保证钢液中Si含量较低的前提下，达到了降低渣中S12活度的目的，提高了钢液的脱氧效果；同时，通过控制炉渣中合适的CaF2含量，降低炉渣熔点，保证炉渣的流动性，提高了炉渣脱硫能力和脱硫效率，保证了钢液的脱硫效果。
[0017]本发明提供的低硅低铝低磷焊丝的电炉冶炼方法，具有工艺流程较短，生产成本较低的有益效果，解决了常规方法难以生产同时要求低硅、低铝、低磷和低硫钢种的难题。
【具体实施方式】
[0018]采用本发明的冶炼方法在炼钢车间采用140_X 140mm断面连铸方坯连续生产了3炉，包括IlOt电炉冶炼工序、钢包精炼工序和小方坯连铸工序，具体工艺方法如下:
[0019]I)所述电炉冶炼工序中，炉料结构包括铁水和废钢，铁水比多70% ;全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，根据铁水的硅含量，控制石灰加入量多23kg/t，控制开始流渣时间为15分钟以后，并使流渣时的炉渣碱度多2.0、渣中T.Fe含量多20% ;采取上述操作措施，使熔池温度< 1560°C，熔池的磷含量< 0.02%，大幅度提高前期的脱磷效率，减轻后续冶炼的脱磷压力；当熔池中碳含量< 0.06%、磷含量< 0.006%、温度为1600?1640°C时方可出钢；当出钢量达到总出钢量的15?20%时按照“硅铁一低碳锰铁一石灰一萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，严禁加铝或含铝的合金，吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，根据铁水的硅含量，控制石灰加入量为23?30kg/t，控制开始流渣时间为吹炼开始15分钟以后，并使流渣时的炉渣碱度多2.0、渣中T.Fe含量多20%，使熔池温度< 1560°C，熔池的磷含量^ 0.02% ;合金的加入量与电炉终点钢液的溶解氧质量分数满足如下关系:W(娃铁)=(8?15) X [ % O] / (硅铁中的硅含量)，W (低碳锰铁)=(70?85) X [ % O] / (低碳锰铁中的锰含量)；
[0020]2)所述钢包精炼工序中，精炼过程根据炉渣和钢液脱氧情况，分批加入石灰、萤石及电石调节精炼渣成分，控制石灰加入量为5?10kg/t、萤石加入量为2?7kg/t、电石加入量为0.2?lkg/t，将炉渣主要组成的重量百分比控制在50 %^Ca0^55%、Al2O3彡8 %、15%^ S12S 20%、6%彡 MgO 彡 10%、15%彡 CaF2S 20%、Μη0+Τ.Fe 彡 1.5%;并调整钢液温度和其它元素含量到目标值，精炼时间不少于35分钟，白渣时间不少于15分钟；精炼结束后吹氩软搅拌，吹氩软搅拌时间不少于10分钟；
[0021]3)所述小方坯连铸工序中，小方坯的断面为140_X 140mm ;连铸过程采用全程保护浇铸，中间包采用液-固双层结构覆盖剂进行保护；中间包钢液的过热度为20?40 °C ;拉速为2.2?2.6m/min ;二冷段采取四段冷却模式，各区水量与拉速v的关系如下:一区水量为 vX (55 ?65) L/min，二区水量为 vX (68 ?78) L/min，三区水量为 vX (18 ?24) L/min,四区水量为V X (14?20) L/min ο
[0022]下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
[0023]实施例一
[0024]电炉冶炼时，炉料结构包括铁水和废钢，其中铁水量为85t，优质废钢量为27t，铁水比为76% ;全程采取供氧吹炼方式，吹炼全程不通电；吹炼开始至吹炼30分钟内，采取分批加料的原则，石灰加入总量2780kg，开始流渣时间为吹炼开始16分钟，流渣时的炉渣碱度为2.1，渣中T.Fe含量30% ;吹炼开始30分钟时，熔池温度为1534°C，熔池磷含量为0.0162% ;熔池中碳含量为0.043%、磷含量为0.0056%、温度为1607°C时出钢；出钢量为总出钢量的17 %时按照“硅铁一低碳锰铁一石灰一萤石”的顺序向钢包中加入合金和渣料，其中硅铁加入量为130kg，低碳锰铁加入量为510kg，石灰加入量为320kg。
[0025]钢包精炼时，根据炉渣和钢液脱氧情况，分批加入石灰、萤石及电石调节精炼渣成分，精炼过程石灰加入总量为800kg、萤石加入量为450kg、电石加入量为50kg，将炉渣主要组成的重量百分比控制在 CaO:53.2%、Α1203:5.6%、Si02:15.4%^ MgO:6.9%, C