21-10Mn7Mo鋼錠及其冶煉工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本案屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及氣體保護(hù)電弧焊之實芯焊絲的制備方法及其產(chǎn)成品 及其工藝設(shè)備。特別是冶煉的方法及其鋼錠。
【背景技術(shù)】
[0002] 不銹鋼焊絲、焊條在自動化技術(shù)中的應(yīng)用越來越多，但是已有技術(shù)制備的不銹鋼 焊絲常見的質(zhì)量問題是焊絲外觀不好、送絲不夠穩(wěn)定，因此難以滿足高自動化焊接設(shè)備的 要求。
[0003] -般可知，焊絲質(zhì)量與煉鋼引起的化學(xué)成分的細(xì)微變化有著緊密的關(guān)系，與材料 成分的雜質(zhì)含量有著緊密的關(guān)系，重要的是焊絲制備的工藝方法和工藝設(shè)備關(guān)系著焊絲的 半成品、產(chǎn)成品的品質(zhì)。為此業(yè)界在這方面做過很多努力，已有技術(shù)包括但不限于：
[0004] 如中國專利200510109991.8公開了一種氣體保護(hù)電弧焊接用實芯焊絲，其組成 為，含有 Si :0. 70 至 1.00 質(zhì)量％、Mn :1.50 至 1.90 質(zhì)量％、S :0. 005 至 0. 025 質(zhì)量％、Ti : 0. 19 至0. 25質(zhì)量％、Mo :0. 12 至0. 35質(zhì)量％、C :0. 020 至0. 100質(zhì)量％、B :0. 0050質(zhì)量％以 下以及Cu :0. 45質(zhì)量％，限制P :0. 020質(zhì)量％以下、0 :0. 0160質(zhì)量％以下，Si/Mn為0. 385 以上，Mn以及Mo的總含量為2. 20質(zhì)量％以下，S以及0的總含量為0.034質(zhì)量％以下，此 外，C含量（質(zhì)量％)為[C]、B含量（質(zhì)量％)為[B]時，[C]和[B]的關(guān)系滿足給定的條 件。此焊絲，對強度為520N/mm2級以下的碳鋼進(jìn)行碳酸氣體保護(hù)電弧焊接時，高效率并且 焊接部的機械性能優(yōu)異。
[0005] 再如中國專利200310100196. 3公開了一種高強度焊條，該發(fā)明屬于焊接材料 領(lǐng)域。該焊條是一種在焊態(tài)下使用具有高強度的焊條，可用于焊接屈服強度大于950MPa 級的高強度結(jié)構(gòu)鋼。該發(fā)明高強度焊條的特征在于組成焊條的熔敷金屬化學(xué)成分為： 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% ;其余為Fe。該焊條的熔敷金屬具有良好的綜合力學(xué)性能，其抗拉強度大 于lOOOMPa ;屈服強度在950MPa以上；在-50°C的沖擊功大于27J。
[0006] 又如中國專利200710103490. 8公開了一種實芯焊絲，含有C為0. 005~0. 060質(zhì) 量％、Si為0? 60~1. 00質(zhì)量％、Mn為1. 10~1. 65質(zhì)量％、S為0? 045~0? 090質(zhì)量％、 0為0. 0015~0. 0100質(zhì)量％、并且所述C和所述S的含量的合計為0. 125質(zhì)量％以下，含 有P在0. 017質(zhì)量％以下，余量是Fe及不可避免雜質(zhì)，在所述雜質(zhì)中，Ti限制在0. 15質(zhì) 量％以下、B限制在0. 0050質(zhì)量％以下、N限制在0. 0075質(zhì)量％以下，此外Cr、Ni、Al、Nb、 V、Zr、La及Ce分別限制在0. 20質(zhì)量％以下。
[0007] 還有已有技術(shù)HlCr21NilOMn6焊絲，主要用于重型、大型車輛等自動焊接，本案也 是以此為研發(fā)背景的進(jìn)一步改進(jìn)，目的在于進(jìn)一步提高焊絲的抗拉強度，提高其熔敷金屬 的抗拉強度，為此還有包括但不限于下述公開 ：
[0008] 如中國專利201110104281. 1公開了一種焊絲、盤條及其應(yīng)用它涉及盤條和焊 絲，其按重量百分比計的化學(xué)成分為：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%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元 素。焊絲在用于抗拉強度550MPa以上的中合金高耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接中的應(yīng)用。
[0009] 已有的技術(shù)存在下述問題亟待解決。
[0010] 冶煉問題，原材料成分和均勻性是關(guān)系焊絲質(zhì)量的前序關(guān)鍵環(huán)節(jié)，故通過冶煉工 序提供均勻性更好、純凈度更高的鋼錠，是制備高質(zhì)量焊絲的基礎(chǔ)工藝環(huán)節(jié)，也是業(yè)界追求 不斷出新的重要工藝環(huán)節(jié)。
[0011] 本案焊絲是在已有的HlCr21NilOMn6焊絲的基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，包括添加適量的Mo， 同時相應(yīng)的提高M(jìn)n的含量，問題在于由此材料成分的改變會對后期的生產(chǎn)帶來工藝?yán)щy， 一般可知，鑰在合金鋼中的含量在一定范圍時，鑰會使合金鋼的塑性和韌性下降，因此業(yè) 界亟待通過包括冶煉在內(nèi)的工藝方法的改善來解決這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的問題在于克服前述技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種針對 21-10Mn7M 〇焊絲的冶煉方法及用該方法制備的鋼錠。
[0013] 本發(fā)明解決技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提供的一種 2l-10Mn7Mo鋼錠，其中，所述鋼錠化學(xué)成分質(zhì)量％包括：碳C彡0. 10、硅Si彡0. 8、錳 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、鎳 Ni9. 0-11. 0、鉻 Crl9. 0-22. 0、鑰 M〇0. 5-2. 0 ;Mn/ Mo比控制在7-7. 5。
[0014] 本案解決技術(shù)問題還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實現(xiàn)：
[0015] 前述的21-10Mn7Mo鋼錠，其中，所述鋼錠化學(xué)成分質(zhì)量％由碳C彡0. 10、硅 Si 彡 0? 8、錳 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、鎳 Ni9. 0-11. 0、鉻 Crl9. 0-22. 0、鑰 M〇0. 5-2. 0,和余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；Mn/Mo比控制在7-7. 5。
[0016] 前述的 21-10Mn7Mo 鋼錠，其中，Mn/Mo 比控制為 7-7. 1，或 7. 2-7. 3,或 7. 4-7. 5。
[0017] 由此合理的組分配置以及鑰、錳成分比的設(shè)置，可有效避免金屬錳在重熔過程容 易燒損的問題。有效提高鋼錠的強度和耐腐蝕性，達(dá)到細(xì)化鋼微觀晶粒而達(dá)到細(xì)晶強化的 技術(shù)效果。由此成分的鋼錠，其純凈度和均勻性更好，對焊絲的加工和后面的焊接有良好的 影響。
[0018] 本發(fā)明解決技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提供的一種用于 制備前述鋼錠的冶煉工藝，該工藝是冶煉所述鋼錠之用電弧爐返回吹氧法冶煉電渣重熔電 極的工藝步驟，其中，該步驟下述統(tǒng)稱為第一步驟，其中鋼液溫度達(dá)到1400-1600°c，在高溫 下實現(xiàn)高鉻鋼液去碳保鉻；所述第一步驟的工藝過程依次是：補爐、裝料、熔化期、氧化期、 還原期、出鋼、澆鑄重熔電極；或/和，在補爐步驟中：補爐材料應(yīng)用鹵水?dāng)嚢?，不得用清?攪拌；或/和，在裝料步驟中：Ni、Mo放在爐內(nèi)相對高溫的區(qū)域，不能放在電弧作用區(qū)。
[0019] 本案解決技術(shù)問題還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實現(xiàn)：
[0020] 前述的冶煉工藝，其中，所述第一步驟中熔化期電極的控制是：電極穿井階段帶阻 抗，采用大功率送電；或/和，分批加入石灰料、螢石料，用于穩(wěn)定電?。换?和，熔化期吹氧 的控制：在爐溫達(dá)到950°C以上時開始吹氧，氧壓控制在不大于0. 4MPa ;或/和，熔化期脫 磷的控制：爐料熔化后期，當(dāng)鋼液含碳量滿足預(yù)設(shè)值時，進(jìn)行低溫脫磷，適時補加石灰或碎 礦石，爐門自動流渣去磷；或/和，所述補加礦石的時機和量的控制：分批次加入礦石，每批 礦量設(shè)置為3-4kg或4-5kg，相鄰的批次之間間隔3-4分鐘或4-5分鐘。
[0021] 由此，可以通過適當(dāng)加入礦石來控制溫度和熔渣流速，所述礦石如螢石。利用礦石 升溫慢的特點，加入礦石更利于脫磷，不斷加礦石可保持渣中（FeO) 10~20 %，進(jìn)行自動流 渣或扒渣使磷大量被去除。由此解決鋼液脫磷及鋼渣流動性問題。
[0022] 前述的冶煉工藝，其中，所述第一步驟中氧化期是脫磷、脫碳；除氣：包括除氮、除 氫；去除鋼液中夾雜物；其氧化期脫磷、脫碳的次序是先脫磷，后脫碳；溫度控制次序為：先 低溫，后高溫；造渣次序為：先多量，后少量；供料次序為，先加礦石，后吹氧。
[0023] 前述的冶煉工藝，其中，氧化期熔渣的控制：通過及時補加礦石、石灰，控制熔渣流 動；或/和，熔渣的渣量控制在相當(dāng)于鋼水量的2%~3%;或/和，熔渣堿度控制在相當(dāng)于 2. 5~3 ;或/和，烙漁厚度控制在相當(dāng)于40mm~60mm ;
[0024] 前述的冶煉工藝，其中，還原期的控制任務(wù)包括脫氧、脫硫；以及使得化學(xué)成分達(dá) 到預(yù)設(shè)工藝條件；使得鋼液溫度滿足澆注的預(yù)設(shè)工藝條件；扒除氧化渣后，迅速加石灰、螢 石，比例為3 :1 ;造出稀薄渣，待稀薄渣形成后，再分批加入石灰，調(diào)整爐渣，并加入電解錳； 或/和，采用Ca-Si粉、A1粉進(jìn)行擴散脫氧，待渣白后，充分?jǐn)嚢?，取平行樣進(jìn)行全分析；或 /和，保溫還原步驟選用小功率升溫，出鋼前可選用大功率升溫。
[0025] 由此能保證出鋼溫度和熔渣良好的流動性。
[0026] 至此前述的材料成分中錳含量的合理配比，在此表現(xiàn)的良好效果包括：可有效降 低由硫引起熱裂紋的傾向，從而提高焊絲的強度。
[0027] 前述的冶煉工藝，其中，出鋼步驟的控制中：補加合金后，到出鋼之間的時間應(yīng)相 對長，控制在大于5分鐘；或/和，出鋼插A10. 4~0. 5 kg /t ;或/和，出鋼溫度選擇1580~ 1590°C或 1590°C -1600°C ?
[0028] 前述的冶煉工藝，其中，澆注重熔電極的控制：澆注時機控制在出鋼后，靜置3~ 7分鐘，測量溫度是否滿足澆鑄溫度條件；或/和，控制澆鑄溫度為1450~1460°C或 146CTC ~147CTC 或 147(TC -148CTC ?
[0029] 前述的冶煉工藝，其中，澆鑄速度為110~120kg/s ;或120~130kg/s或130~ 140kg/s，或140~150kg/s ;或/和，開流可以大些，鋼液上升到錠身1/3以上時，或全流快 注。
[0030] 由此可以達(dá)到不翻花、不結(jié)膜、不截注的工藝效果。
[0031 ] 至此合金熔煉，其中各合金元素收得率更好。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果，由以上技術(shù)方案可知，本發(fā) 明在優(yōu)異的結(jié)構(gòu)配置下，顯著優(yōu)點體現(xiàn)在前述以及實施例中，還有：
[0033] 本案通過提供的冶煉工藝方法制備的鋼錠，為后序制備高質(zhì)量的焊絲奠定了基