一种气保焊丝用钢H08MnSiCuCrNiⅡ及生产制备方法与流程

一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ及生产制备方法
技术领域
1.本发明涉及气保焊丝用钢技术领域，尤其涉及一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ及生产制备方法。


背景技术：

2.h08mnsicucrniⅱ盘条是耐候钢用气保焊丝的主要原料，主要用于耐候钢结构焊接，如机车车辆、近海工程、桥梁等结构的焊接。h08mnsicucrniⅱ盘条既要保证拉拔性能，又要保证焊缝质量和力学性能的要求，且不产生气泡，因而对钢的化学成分有严格要求。同时，为保证钢的冶金质量和气保焊丝性能均匀。
3.气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ盘条应将头尾切除干净。其表面应光滑，不应有折叠、耳子、结疤、分层及肉眼可见的裂纹、夹渣等缺陷。允许有局部的压痕及凸块、划痕、麻面，其深度或高度(从实际尺寸算起)应不大于0.10mm。
4.本钢采用“北营炼钢二区+轧钢厂四高线”组合的生产模式，借鉴国内外经验和长期焊接用钢实践经验摸索一套适合本企业生产模式。为气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ研制开发打下良好基础。
5.本发明利用“控轧控冷工艺+保温通道缓冷工艺”生产模式，提供一种可以满足气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ的强度低、韧性高、要求并且具有良好拉拔性能的盘条生产工艺制备方法。


技术实现要素：

6.本专利技术方案：“高炉铁水
→
铁水预处理
→
复吹转炉冶炼
→
lf精炼
→
小方坯连铸(结晶器电磁搅拌及凝固末端电磁搅拌)
→
步进式加热炉加热
→
高速线材轧制
→
控制冷却
→
取样、检验、判定
→
包装、交库。”工艺生产气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ。
7.本发明提供一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ，其特征在于，其成分以重量百分比计为：c：≤0.09％，si：0.40～0.60％，mn：0.90～1.20％，p：≤0.020％，s：≤0.020％，ni：0.20～0.40％，cr：0.20～0.40％，cu：0.20～0.50％，其余为fe及不可避免的杂质。
8.进一步地，在上述技术方案中，所述气保焊丝用钢显微组织为铁素体+珠光体；所述气保焊丝用钢的抗拉强度480～500mpa、伸长率28％～32％、断面收缩率78％～85％、非金属夹杂物为a+c≤1.5级，b+d≤1.5级。
9.本发明又提供一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ的生产制备方法，包括转炉冶炼、静吹氩、lf炉精炼、连铸工艺、加热工艺、粗轧工艺、中轧工艺、精轧工艺、吐丝后缓慢冷却工艺；
10.所述转炉冶炼，炉料包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的88～90％，氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点c为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉p≤0.008％，严禁下渣；
11.所述静吹氩，静吹氩时间≥8min，处理前温度1590℃～1610℃，处理后温度1570℃
～1590℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1～1.2kg/t，喂线速度3m/s；
12.所述冷却工艺，采用斯太尔摩冷却，风冷辊道速度为头部辊道0.07～0.09m/s；保温罩为全关，风机全关；保温罩内冷却速度为0.20～0.24℃/s；保温通道温度为≥60℃。
13.进一步地，在上述技术方案中，所述转炉冶炼，辅料加入量为：活性石灰54～58kg/t，白云石23～28kg/t，澳矿13～14kg/t，石灰石3.5～3.7kg/t；
14.进一步地，在上述技术方案中，所述转炉冶炼，钢包合金化中出钢1/4～1/3时加入石灰、预脱氧剂及铁合金进行脱氧合金化，吹氩时间≥5min；所述石灰10～15kg/t，预脱氧剂0.05～0.08kg/t；吨钢合金加入目标量：低碳铬铁5.6kg/t，低碳锰铁11.5kg/t，低钙硅铁6.5kg/t，镍板3kg/t，电解铜3kg/t。
15.进一步地，在上述技术方案中，所述入lf炉精炼时，精炼时间60min～80min，全分析温度1560℃～1600℃；辅料加入量为：活性石灰8.2～8.4kg/t，萤石150kg/炉，锰硅1.15～1.35kg/t，低钙硅铁1.85～2.05kg/t，硅铁粉50kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。
16.进一步地，在上述技术方案中，所述连铸工艺中，采用结晶器电磁搅拌技术，平台温度1595～1605℃，中包温度1555～1575℃，过热度保持25～35℃，拉速2.2～2.4m/min；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
17.进一步地，在上述技术方案中，所述连铸工艺中，结晶器电磁搅拌电流240a，频率5hz，正反转；末端电磁搅拌电流250a，频率6hz，连续；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯低碳钢保护渣。
18.进一步地，在上述技术方案中，所述加热工艺中，采用步进式加热炉加热，预热段880
±
20℃，加热段1100
±
20℃，均热段1140
±
20℃，加热时间≤2.5h。
19.进一步地，在上述技术方案中，所述粗轧工艺、中轧工艺、精轧工艺中，粗轧温度：1020
±
20℃；精轧入口温度：860
±
20℃；吐丝温度800
±
20℃。
20.具体化学成分设计如下：
21.为了保证气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ铸坯质量，通过钢水过热度、拉坯速度、连铸结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌等有效措施控制来提高铸坯的表面质量，减少内部裂纹和中心缺陷。
22.化学成分设计：c：≤0.09％，si：0.40～0.60％，mn：0.90～1.20％，p：≤0.020％，s：≤0.020％,ni：0.20～0.40％，cr：0.20～0.40％，cu：0.20～0.50％。
23.本发明成分设计理由如下：
24.c：c含量对焊缝的强韧塑性及其组织均有较大的影响，不宜过高或过低。c含量过高，将会使焊缝的韧性和塑性迅速下降，甚至引起焊缝开裂，c含量过低，将影响焊缝强度。c含量控制≤0.09％。
25.si：加入一定的si可以使焊缝金属镇静，加快熔池金属的脱氧过程，保证焊缝的致密性，同时也可提高焊缝的强度。但过量的si含量，容易形成硅酸盐夹杂，还易出现硅裂。si含量控制0.40～0.60％。
26.mn：焊缝强韧化的有效元素。mn可以细化晶粒，提高焊缝的低温冲击韧性，并有脱氧脱硫作用，同时mn的加入保证因降碳而引起的强度下降所失去的强度。mn含量控制0.90～1.20％。
27.ni：有助于提高焊缝金属的韧性，降低韧脆转变温度。此外，ni还能有效的阻止cu的热脆性引起的网裂，并有显著提高钢和焊缝的耐腐蚀的性能。ni含量控制0.20～0.40％。
28.cu：cu含量小于0.5％时，以固溶强化方式提高焊缝强度，并降低针状铁素体起始转变温度，提高针状铁素体含量。cu含量控制0.20～0.50％。
29.cr：提高cr元素的含量在有利于提高焊缝的韧性的同时，还可以和碳形成弥散分布的碳化物及提高焊缝强度；cr元素有利于提高针状铁素体的含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝强度韧性，cr还有助于保持焊缝热处理后性能维持在较高的水平。cr含量控制0.20～0.40％
30.p、s:p、s为有害元素，控制其含量以提高其纯净度，因此要求其达到较低的水平。其中p≤0.020％，s≤0.020％。
31.气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ工艺制备方法包括转炉冶炼、静吹氩、lf炉精炼、连铸工艺、加热工艺、粗轧工艺、中轧工艺、精轧工艺、吐丝后缓慢冷却工艺；具体制备工艺如下：
32.转炉冶炼：废钢占11％左右，铁水占89％左右；氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点c为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉p≤0.008％，严禁下渣。吨钢辅料加入量：活性石灰54～58kg/t，白云石23～28kg/t，澳矿13～14kg/t，石灰石3.5～3.7kg/t。钢包合金化：出钢1/4～1/3时加入石灰、预脱氧剂及铁合金进行脱氧合金化，吹氩时间≥5min；吨钢合金加入目标量：低碳铬铁5.6kg/t，低碳锰铁11.5kg/t，低钙硅铁6.5kg/t，镍板3kg/t，电解铜3kg/t。
33.静吹氩：静吹氩时间≥8min，处理前温度1590℃～1610℃，处理后温度1570℃～1590℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1kg～1.2kg/t，喂线速度3m/s。
34.lf炉精炼：要求白渣操作，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势；对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求；lf精炼时间60min～80min，全分析温度1560℃～1600℃。吨钢辅料加入量：活性石灰8.2～8.4kg/t，萤石150kg/炉，锰硅1.15～1.35kg/t，低钙硅铁1.85～2.05kg/t，硅铁粉50kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。
35.连铸：结晶器电磁搅拌电流240a，频率5hz，正反转；末端电磁搅拌电流250a，频率6hz，连续。平台温度1600
±
5℃，中包温度1555℃～1575℃，过热度保持25℃～35℃，拉速2.2m/min～2.4m/min。全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
36.加热工艺：步进式加热炉加热，预热段880
±
20℃，加热段1100
±
20℃，均热段1140
±
20℃，加热时间≤2.5h。
37.轧制工艺：
38.粗轧工艺、精轧工艺：1020
±
20℃；精轧入口温度：860
±
20℃；吐丝温度800
±
20℃；风冷辊道速度：头部辊道0.07～0.09m/s；保温罩为全关。
39.保温通道：保温通道保证温度≥60℃，保温通道有效利用，保证组织应力及内应力的有效释放，以此亦保证了产品的性能和通条性能差的要求。
40.所述气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ盘条抗拉强度480～500mpa、伸长率28～32％、断面收缩率78～85％、非金属夹杂物(a+c≤1.5；b+d≤1.5)。
41.本发明有益效果
42.本发明能有效改善气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ盘条质量，通过成分设计，保证与耐候钢焊接基体成分接近，又保证焊缝质量。保障钢质纯净度、钢水可浇性，防止水口结瘤；连铸采用结晶器电磁搅拌，提高铸坯的表面质量，减少内部裂纹和中心缺陷；通过轧钢斯太尔摩控轧控冷工艺，结合缓慢冷却工艺，获得由铁素体和珠光体组成金相组织等保证盘条强韧性。
附图说明
43.图1为气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ金相显微组织图。
具体实施方式
44.本发明采用“高炉铁水
→
铁水预处理
→
复吹转炉冶炼
→
lf精炼
→
小方坯连铸(结晶器电磁搅拌及凝固末端电磁搅拌)
→
步进式加热炉加热
→
高速线材轧制
→
控制冷却
→
取样、检验、判定
→
包装、交库。”工艺生产气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ。
45.以下实施例1、2采用的技术手段如下：
46.一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ其化学成分按质量百分比为c：≤0.09％，si：0.40～0.60％，mn：0.90～1.20％，p：≤0.020％，s：≤0.020％,ni：0.20～0.40％，cr：0.20～0.40％，cu：0.20～0.50％。
47.气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ的工艺制备方法包括转炉冶炼、静吹氩、lf炉精炼、连铸工艺、加热工艺、粗轧工艺、中轧工艺、精轧工艺、吐丝后缓慢冷却工艺；实际生产步骤如下：
48.1、转炉冶炼：废钢占11％左右，铁水占89％左右；氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点c为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉p≤0.008％，严禁下渣。吨钢辅料加入量：活性石灰54～58kg/t，白云石23～28kg/t，澳矿13～14kg/t，石灰石3.5～3.7kg/t。钢包合金化：出钢1/4～1/3时加入石灰、预脱氧剂及铁合金进行脱氧合金化，石灰10～15kg/t，预脱氧剂0.05～0.08kg/t；吹氩时间≥5min；吨钢合金加入目标量：低碳铬铁5.6kg/t，低碳锰铁11.5kg/t，低钙硅铁6.5kg/t，镍板3kg/t，电解铜3kg/t。
49.2、静吹氩：静吹氩时间≥8min，处理前温度1590℃～1610℃，处理后温度1570℃～1590℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1kg～1.2kg/t，喂线速度3m/s。
50.3、lf炉精炼：要求白渣操作，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势；对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求；lf精炼时间60min～80min，全分析温度1560℃～1600℃。吨钢辅料加入量：活性石灰8.2～8.4kg/t，萤石150kg/炉，锰硅1.15～1.35kg/t，低钙硅铁1.85～2.05kg/t，硅铁粉50kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。
51.4、连铸：结晶器电磁搅拌电流240a，频率5hz，正反转；末端电磁搅拌电流250a，频率6hz，连续。平台温度1600
±
5℃，中包温度1555℃～1575℃，过热度保持25℃～35℃，拉速2.2m/min～2.4m/min。全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
52.5、加热工艺：步进式加热炉加热，预热段880
±
20℃，加热段1100
±
20℃，均热段
1140
±
20℃，加热时间≤2.5h。
53.6、轧制工艺：
54.粗轧工艺、精轧工艺：粗轧温度：1020
±
20℃；精轧入口温度：860
±
20℃；吐丝温度800
±
20℃；
55.冷却工艺：风冷辊道速度：头部辊道0.07～0.09m/s；保温罩为全关，风机全关，保温罩内冷却速度为0.20～0.24℃/s。
56.保温通道：保温通道保证温度≥60℃，保温通道有效利用，保证组织应力及内应力的有效释放，以此亦保证了产品的性能和通条性能差的要求。
57.以下为实施例的通过本发明的铸造方法所得产品的各项检测结果，其中表1为实施例1和实施例2最终的气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ化学成分检测结果，化学组分按质量百分数计，其余为fe及不可避免杂质；表2为实施例1从1号炉中得到的以及实施例2分别从2号和3号炉中得到的铸坯低倍缺陷检验结果，实施例1从1号炉中得到的气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ金相组织图如图1所示；表3为实施例1从1号炉中得到的三个气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ分切成3支试样的力学性能测试结果以及实施例2分别从2号和3号炉中得到的气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ的力学性能测试结果；表4为生实施例1从1号炉中得到的气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ显微组织和非金属夹杂物的结果以及实施例2分别从2号和3号炉中得到的气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ的显微组织和非金属夹杂物的结果。
58.表1化学成分检验结果(其成分以百分质量比计，其余fe及不可避免杂质)：
[0059] csimnpscrnicu实施例10.0780.501.020.0120.0120.270.270.28实施例20.0590.460.990.0110.0090.250.280.29
[0060]
表2铸坯低倍缺陷检验结果：
[0061][0062][0063]
表3力学性能
[0064]
实施例抗拉强度/mpa断后伸长率/％断面收缩率/％实施例148031.580实施例148031.580实施例148531.580
实施例24933079实施例24853079
[0065]
表4显微组织和非金属夹杂物
[0066][0067]
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ，其特征在于，其成分以重量百分比计为：c：≤0.09％，si：0.40～0.60％，mn：0.90～1.20％，p：≤0.020％，s：≤0.020％，ni：0.20～0.40％，cr：0.20～0.40％，cu：0.20～0.50％，其余为fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ，其特征在于，所述气保焊丝用钢显微组织为铁素体+珠光体；所述气保焊丝用钢的抗拉强度480～500mpa、伸长率28％～32％、断面收缩率78％～85％、非金属夹杂物为a+c≤1.5级，b+d≤1.5级。3.一种气保焊丝用钢h08mnsicucrniⅱ的制备方法，其特征在于，包括转炉冶炼、静吹氩、lf炉精炼、连铸工艺、加热工艺、粗轧工艺、中轧工艺、精轧工艺、吐丝后缓慢冷却工艺；所述转炉冶炼，炉料包括铁水和废钢，其中铁水占炉料总量的88～90％，氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点c为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉p≤0.008％，严禁下渣；所述静吹氩，静吹氩时间≥8min，处理前温度1590℃～1610℃，处理后温度1570℃～1590℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1～1.2kg/t，喂线速度3m/s；所述冷却工艺，采用斯太尔摩冷却，风冷辊道速度为头部辊道0.07～0.09m/s；保温罩为全关，风机全关；保温罩内冷却速度为0.20～0.24℃/s；保温通道温度为≥60℃。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼，辅料加入量为：活性石灰54～58kg/t，白云石23～28kg/t，澳矿13～14kg/t，石灰石3.5～3.7kg/t。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼，钢包合金化中出钢1/4～1/3时加入石灰、预脱氧剂及铁合金进行脱氧合金化，吹氩时间≥5min；所述石灰10～15kg/t，预脱氧剂0.05～0.08kg/t；吨钢合金加入目标量：低碳铬铁5.6kg/t，低碳锰铁11.5kg/t，低钙硅铁6.5kg/t，镍板3kg/t，电解铜3kg/t。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述入lf炉精炼时，精炼时间60min～80min，全分析温度1560℃～1600℃；辅料加入量为：活性石灰8.2～8.4kg/t，萤石150kg/炉，锰硅1.15～1.35kg/t，低钙硅铁1.85～2.05kg/t，硅铁粉50kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述连铸工艺中，采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌技术，平台温度1595～1605℃，中包温度1555～1575℃，过热度保持25～35℃，拉速2.2～2.4m/min；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述连铸工艺中，结晶器电磁搅拌电流240a，频率5hz，正反转；末端电磁搅拌电流250a，频率6hz，连续；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯低碳钢保护渣。9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述加热工艺中，采用步进式加热炉加热，预热段880
±
20℃，加热段1100
±
20℃，均热段1140
±
20℃，加热时间≤2.5h。10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粗轧工艺、精轧工艺中，粗轧温度：1020
±
20℃；精轧入口温度：860
±
20℃；吐丝温度800
±
20℃。

技术总结
本发明公开了一种气保焊丝用钢H08MnSiCuCrNiⅡ及制备方法。本发明气保焊丝用钢H08MnSiCuCrNiⅡ，成分以重量百分比计为：C：≤0.09％，Si：0.40～0.60％，Mn：0.90～1.20％，P：≤0.020％，S：≤0.020％,Ni：0.20～0.40％，Cr：0.20～0.40％，Cu：0.20～0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。气保焊丝用钢H08MnSiCuCrNiⅡ制备方法包括转炉冶炼、静吹氩、LF炉精炼、连铸、加热工艺、粗轧工艺、中轧工艺、精轧工艺、吐丝后缓慢冷却工艺；本发明能有效改善气保焊丝用钢H08MnSiCuCrNiⅡ盘条质量，通过成分设计，保证与耐候钢焊接基体成分接近，保证焊缝质量。连铸采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，提高铸坯的表面质量，减少内部裂纹和中心缺陷；通过轧钢斯太尔摩控轧控冷工艺，结合缓慢冷却工艺，获得由铁素体和珠光体组成金相组织等保证盘条强韧性。体组成金相组织等保证盘条强韧性。


技术研发人员：蒋艳菊 张群 牟立君 王德勇 齐锐 宋铁鹏
受保护的技术使用者：本钢板材股份有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/7/11