《焊接钢论文：超洁净焊接用钢H08AT的研制》-毕业学术论文（设计）.docVIP

l 焊接钢论文：超洁净焊接用钢H08AT的研制 摘　要　采用EAF以80%铁水+20%优质废钢为原料不送电冶炼、LF造高碱度CaO-SiO2-Al2O3三元渣系精炼、连铸保护浇注等生产工艺,实现了超洁净焊接用钢H08AT的生产。 关键词　电炉　超低碳　焊接钢 1　前言 超洁净焊接用钢H08AT属焊接钢的最高级别,具有较高的强韧性和良好的焊接性。该钢种要求超低的C、Si、P、S含量,因此对冶炼工艺提出了很高的要求。目前降低钢中P、S含量的工艺包括转炉(或电炉)双渣法脱P和铁水预处理及调整精炼渣等方法脱S。我国仅上海宝钢采用铁水预处理+转炉+LF的工艺能较成熟地生产该钢种,鄂钢在无铁水预处理设备的情况下,采用EAF+LF+CCM工艺路线较成功地实现了焊接用钢的生产。 2　成分设计 超低C、Si、P、S焊接用钢在焊接时均有低耗电、高熔敷效率以及上乘的焊接金属材料的性能。若Si含量高,则焊接飞溅大,焊条钢的抗大电流操作性不稳定,焊接效果差。因此,严格控制钢中的C、Si、P、S含量,是提高焊接用钢质量的主要途径。鄂钢自2009年3月开始试制焊接用钢H08AT,并根据用户需求设计了该钢种的内控及目标成分标准(表1)。 成分设计有以下特点: 1)碳控制得更为严格,国标要求C≤0·10%,而鄂钢目标值设计为0·07%; 2)由于Si的控制难度大,对Si未做进一步要求; 3)考虑到电炉冶炼以铁水+废钢为原料,在无铁水预处理去除P、S的情况下,对P、S基本维持国标要求。 4)从C、Si、P、S设计看,本钢种要求有很高的洁净度,为保证钢水具有良好的脱氧效果,将Mn含量目标值设计为0·45%. 3　生产实践 3. 1　EAF冶炼 3. 1·1　冶炼基本条件电炉采用80%铁水+20%废钢的不送电冶炼工艺,利用氧与碳反应产生的化学热能提升熔池温度,冶炼的基本条件见表2。采用大量的优质铁水可有效控制氧化期不易去除的As、Sn、Cu等元素的含量。氧化前期,分批加入活性石灰并利用先进的炉壁碳氧枪进行化渣、脱碳,冶炼实行全程流渣操作方法以利于P的去除。冶炼后期,增加供氧强度,最大限度地去除Cr、V等残余元素,同时将钢中的C、P含量及出钢温度控制在规定范围内。 3. 1·2　终点碳的控制 由于焊接用钢要求成品C含量低,因此出钢C含量就必须低。由碳氧平衡理论可知,钢水中的C含量越低,则钢水中的O含量就越高,且研究表明冶炼低碳钢时,终点钢水氧化性随C含量的降低大幅上升。 由于电炉冶炼使用的铁水未经铁水预处理, LF需要对钢水进行彻底脱氧才能实现S含量达标。钢水在LF精炼周期过长或钢水严重过氧,则钢水易回S,i导致成分出格。因此, EAF终点碳控制是保证产品开发成功的关键,要严格控制冶炼后期供氧强度,将终点碳含量控制在0·05~0·06%之间,对降低LF脱氧压力、缩短LF精炼周期、防止钢水涨Si有十分重要的意义。 3. 1·3　预脱氧剂的选择 强化钢水预脱氧、减轻LF精炼压力是选择脱氧剂的基本原则。 钢水预脱氧以沉淀脱氧为主,主要的强脱氧剂有铝丸或钢芯铝,但由于铝丸比重轻,有效脱氧效率低,因此以钢芯铝(钢50% +铝50% )作为预脱氧材料,根据经验,设计加入量为4kg/t。同时EAF炉后合金化采用低碳锰铁进行,低碳锰铁加入主要起脱氧、脱硫和添加钢中锰的作用。 EAF出钢成分见表3。 3. 2　LF精炼 钢中夹杂物的数量、大小和形态若控制不当,会影响钢的内在质量,盘条在拉拔过程中会发生断裂, 还会影响其使用性能和焊接质量。而钢水中的氧含量直接影响钢中夹杂物的数量、大小和形态,还会造成铸坯针孔及皮下气泡。生产焊接用钢时,除了钢水脱氧外,还要防止钢水涨碳、增硅以及将钢水中的硫降低到规定的范围内,为此应注意以下几点。 1) LF脱氧不得使用含硅的脱氧剂,也不得使用含碳的脱氧材料,主要选用铝丸及AD复合脱氧剂。 2)由于原始钢水中氧含量高,钢包内炉渣中含有较高的SiO2,精炼过程,不得使用氩气对钢水进行大搅拌,但氩气量过小对钢水脱硫缺乏动力学条件,因此,LF氩气量的控制原则是钢水不得裸露的情况下,适当调大氩气流量。 3)生产前需要清理前一个浇次盛装低碳、低硅钢水的钢包,减少钢包原因造成涨碳、增硅。 4) LF采用CaO-SiO2-Al2O3三元渣系,脱硫应保证炉渣的高碱度、强还原性,即渣中自由CaO含量要高, (FeO+MnO)含量要充分低,一般要小于0·5%。从热力学角度看,高温有利于脱硫反应的进行,合理提高钢水温度,增加钢水动力学条件,对钢水脱硫具有十分重要的意义。 钢水精炼后的成品成分见表4。可以看出, C、Mn控制得比较理想,但95-511炉部分样次(第3、4样)的硅含量超过了内控范围。主要是因为EAF出钢碳偏低,钢水过氧严重,导致LF脱氧压力大,整个精炼周期长(