專利名稱：一種高鈦合金焊絲用鋼及其制備方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵材料領域，特別涉及到一種高鈦合金焊絲用鋼材料及其制備方法。
背景技術：
高鈦合金焊絲是目前氣體保護焊的主要材料，這類鋼一般要求Ti的控制范圍為O. 10%- O. 25%內，目前這類鋼種主要存在兩個問題一是高鈦合金焊絲鋼在連鑄時鈦容易氧化進入保護渣引起保護渣性能惡化，導致連鑄坯質量問題；二是焊接時合金元素在0)2氣氛下也存在氧化，如果合金量不足，脫氧不充分，將導致焊縫中產生氣孔，特別是熔滴不均勻導致焊接電流波動大，因此，高鈦合金焊絲鋼中鈦合金元素要準確控制在適宜的范圍內，這需要在鋼的連鑄過程和焊接過程中控制鈦元素的氧化；連鑄過程控制鈦元素的氧化主要是通過連鑄保護澆鑄實現的，但存在連鑄保護渣性能有待進一步優化的問題沒有解決；控制焊接過程合金元素氧化的問題，主要是通過氣體保護焊接，但目前多采用CO2氣氛保護，仍存在合金元素被CO2氧化的問題；因此，目前需要從高鈦合金焊絲材料本身出發，開發一種能控制連鑄機焊接過程合金元素鈦氧化的新材料。

發明內容
本發明的目的是提供一 種高鈦合金焊絲用鋼新材料，在現有高鈦合金鋼的基礎上增加能控制鋼在連鑄和焊接過程中合金元素氧化的組分，減少和控制鈦元素的氧化，從而解決高鈦合金焊絲鋼在連鑄和焊接時因鈦元素氧化而導致的各種問題。本發明的目的是通過下列技術方案來實現的
一種高鈦合金焊絲用鋼，其特征在于鋼的化學成分按照重量百分比計算O. 06% 彡 C 彡 O. 08%, O. 60% 彡 Si 彡 O. 80%,1. 45% 彡 Mn 彡1. 55%, O. 15% 彡 Ti 彡 O. 18%,O. 010% 彡 RE 彡 O. 020%, O. 010% 彡 S 彡 O. 020%, P 彡 O. 020%, Al ( O. 10%, Cu ( O. 10%，余量為Fe ;本發明中的稀土 RE是指Sc、Ce和Er中的一種或兩種以上按任意質量比組成的混合物。本發明的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉制備方法采用轉爐或電爐煉鋼，鋼中碳含量在 O. 06%-0. 08%范圍，溫度在1630-1680°C出鋼，出鋼過程中在鋼包內加入錳鐵、硅鐵預
脫氧和硅、錳合金化，調整硅、錳成分滿足O. 60% ^ Si ^ O. 80%,1. 45%彡Mn彡1. 55%后，力口入鋁鐵深脫氧，脫氧劑加入量為控制鋼中鋁含量< O. 10% ;然后進入精煉工序，精煉爐中加入鋁硅鈣(ASC)復合脫氧劑進行白渣精煉，然后進行真空處理，真空脫氣時間為10-20min，真空度為I毫巴，破真空后進入二次精煉工序，精煉溫度為1580-1630°C，鋼液先進行鈣線處理，充分脫氧，然后加入鈦鐵調整鈦含量，然后加入稀土鐵合金調整稀土含量，當成分符合目標成分后，進行最后軟吹IS處理，軟吹IS的時間為15-30min,溫度在1570_1590°C范圍時吊包后到連鑄工序進行連鑄獲得鑄坯，鑄坯經軋制制成焊絲或焊條。本發明與現有的高鈦合金焊絲用鋼相比，主要區別是增加了稀土 RE組分，所采用的RE主要是Sc、Ce和Er中的一種或兩種或三種的任意組合物，稀土元素RE的含量范圍在O. 010%-0. 020%范圍內；在冶煉工藝方面，與現有技術高鈦合金焊絲用鋼冶煉的主要區別在于需要增加一個稀土元素的合金化過程，稀土元素合金化需要在鋼液徹底脫氧后進行，可以與Ti合金化同時進行，合金化完成后正常吹氬到澆鑄溫度后進行澆鑄。本發明中加入RE(Sc、Ce、Er)能控制高鈦合金焊絲鋼在連鑄和焊接時Ti氧化的理論根據是，鋼中含有O. 01%以上的稀土元素(Ce、Sc、Er)能在含鈦O. 18%以下的鈦元素氧化前而優先氧化，即當含鈦量低于O. 18%時，稀土元素含量達到O. 01%時，稀土元素控制了 Ti元素的氧化，因此鋼中稀土元素的加入量為O. 010%-0. 020%,當鋼中鈦元素含量取上限時，稀土元素的含量也應當取上限，同理，當鋼種鈦元素的含量取下限時，鋼中稀土元素的含量也可以取下限。與現有技術相比較，采用本發明的優點如下本發明的高鈦合金焊絲用鋼與現有技術生產的高鈦合金焊絲鋼的主要區別在于含有RE組分，可以抑制合金焊絲在連鑄過程中的氧化，克服因鈦氧化進入保護渣導致保護渣變性而引發的連鑄質量問題，并且，焊接時RE元素能控制和減少鈦氧化，并具有細化熔滴，穩定電流，提高焊縫質量的作用，解決了目前高鈦合金焊絲鋼在連鑄和焊接時存在的問題。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步的闡述；實施例僅用于說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明。實施實例I
高鈦合金焊絲用鋼的化學成分為(重量百分比)=C O. 07%, Si O. 70%, Mn1. 50%, Ti
0.16%, RE O. 016 %, S O. 010%, Al O. 08%, P O. 020%, Cu O. 10%，本實施例中的稀土 RE 是指
Sc、Ce和Er按質量比1:1 :2混合而成的混合物。本實施例的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉工序如下采用電弧爐冶煉，裝入鐵水和廢鋼，廢鋼裝入量為50%，采用吹氧和加入礦石氧化造渣脫磷、脫碳，碳成分合格后于1650°C出鋼，出鋼過程中加入錳鐵、硅鐵預脫氧和硅、錳合金化，調整硅、錳成分滿足Si O. 70%, Mn
1.50%后，加入招鐵深脫氧，招鐵的加入量為控制招含量為O. 08% ;然后進入精煉工序，精煉爐中加入鋁硅鈣(ASC)復合脫氧劑進行白渣精煉，然后進行真空處理，真空脫氣時間為15min，真空度為I毫巴，破真空后進入二次精煉工序，精煉溫度為1605°C，鋼液先進行鈣線處理，充分脫氧，加入鈦鐵調整鈦含量，然后加入稀土鐵合金調整稀土含量，當所有成分符合目標成分后，進行最后軟吹IS處理，軟吹IS的時間為20min,溫度在1585°C后吊包后到連鑄工序，在一機六流的150方坯鑄機上進行連鑄，連鑄拉坯速度為2. 8min/min，鑄坯經軋制制成焊絲，焊條。本發明的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉實踐及焊接使用實踐證明高鈦合金鋼在大包內取樣分析和在鋼坯內取樣分析，Ti含量基本不變(前者為O. 158-0. 162%，后者為O. 158-0. 161%)，連鑄過程中保護渣使用量正常，沒有結殼、結魚等變性現象，連鑄坯表面無積渣、渣坑等質量問題，證明在連鑄過程中Ti的氧化被控制，合金焊絲在使用時熔滴細小，電流波動小，焊層無氣孔，證明合金焊絲焊接時無鈦氧化現象。實施實例2高鈦合金焊絲用鋼的化學成分為(重量百分比)c O. 07%, Si O. 70%, Mn1. 50%, TiO. 18%, RE O. 020%, S O. 010%, Al O. 10%, P O. 010%, Cu O. 10%，本實施例中的稀土 RE 是指
Sc、Ce按質量比1:1混合而成的混合物。冶煉工序如下采用電弧爐冶煉，裝入鐵水和廢鋼，廢鋼裝入量為50%，采用吹氧和加入礦石氧化造渣脫磷、脫碳，碳成分合格后于1650°C出鋼，出鋼過程中加入錳鐵、硅鐵預脫氧和硅、錳合金化，調整硅、錳成分滿足Si O. 70%, Mn1. 50%后，加入鋁鐵深脫氧，鋁鐵的加入量為控制鋁含量為O. 10% ;然后進入精煉工序，精煉爐中加入鋁硅鈣(ASC)復合脫氧劑進行白渣精煉，然后進行真空處理，真空脫氣時間為15min，真空度為I毫巴，破真空后進入二次精煉工序，精煉溫度為1605°C，鋼液先進行鈣線處理，充分脫氧，加入鈦鐵調整鈦含量，然后加入稀土鐵合金調整稀土含量，當所有元素含量符合目標成分后，進行最后軟吹氬處理，軟吹氬的時間為20min，溫度在1585°C后吊包后到連鑄工序，在一機六流的120方坯鑄機上進行連鑄，連鑄拉坯速度為3. 5min/min，鑄坯經軋制制成焊絲，焊條。本發明的高鈦合金·焊絲用鋼的冶煉實踐及焊接使用實踐證明高鈦合金鋼在大包內取樣分析和在鋼坯內取樣分析，Ti含量基本不變(前者為O. 177-0. 182%，后者為O. 176-0. 181%)，連鑄過程中保護渣使用量正常，沒有結殼、結魚等變性現象，連鑄坯表面無積渣、渣坑等質量問題，證明在連鑄過程中Ti的氧化被控制，合金焊絲在使用時熔滴細小，電流波動小，焊層無氣孔，證明合金焊絲焊接時無鈦氧化現象。實施實例3
高鈦合金焊絲用鋼的化學成分為(重量百分比)=C O. 06%, Si O. 70%, Mn1. 50%, TiO. 15%, RE O. 020%, S O. 010%, Al O. 10%, P O. 008%, Cu O. 07%，本實施例中的稀土 RE 是指
Sc、Er按質量比1:6混合而成的混合物。冶煉工序如下采用電弧爐冶煉，裝入鐵水和廢鋼，廢鋼裝入量為50%，采用吹氧和加入礦石氧化造渣脫磷、脫碳，碳成分合格后于1650°C出鋼，出鋼過程中加入錳鐵、硅鐵預脫氧和硅、錳合金化，調整硅、錳成分滿足Si O. 70%, Mn1. 50%后，加入鋁鐵深脫氧，鋁鐵的加入量為控制鋁含量為O. 10% ;然后進入精煉工序，精煉爐中加入鋁硅鈣(ASC)復合脫氧劑進行白渣精煉，然后進行真空處理，真空脫氣時間為15min，真空度為I毫巴，破真空后進入二次精煉工序，精煉溫度為1605°C，鋼液先進行鈣線處理，充分脫氧，加入鈦鐵調整鈦含量，然后加入稀土鐵合金調整稀土含量，當所有元素成分符合目標成分后，進行最后軟吹氬處理，軟吹氬的時間為20min，溫度在1585°C后吊包后到連鑄工序，在一機六流的120方坯鑄機上進行連鑄，連鑄拉坯速度為3. 5min/min，鑄坯經軋制制成焊絲，焊條。本發明的高鈦合金焊絲用鋼的冶煉實踐及焊接使用實踐證明高鈦合金鋼在大包內取樣分析和在鋼坯內取樣分析，Ti含量基本不變(前者為O. 147-0. 152%，后者為
O.146-0. 151%)，連鑄過程中保護渣使用量正常，沒有結殼、結魚等變性現象，連鑄坯表面無積渣、渣坑等質量問題，證明在連鑄過程中Ti的氧化被控制，合金焊絲在使用時熔滴細小，電流波動小，焊層無氣孔，證明合金焊絲焊接時無鈦氧化現象。
權利要求
1.一種高鈦合金焊絲用鋼，其特征在于所述鋼的化學成分按照重量百分比計算O.06% ≤ C ≤ O. 08%, O. 60% ≤ Si ≤ O. 80%,1. 45% ≤ Mn ≤1. 55%, O. 15% ≤ Ti ≤ O. 18%,0.010% ≤RE ≤O. 020%, O. 010% ≤ S ≤ O. 020%, P ≤O. 020%, Al ( O. 10%, Cu ( O. 10%，余量為Fe。
2 如權利要求1所述的一種高鈦合金焊絲用鋼，其特征在于所述稀土RE是指Sc、Ce和Er中的一種或兩種以上按任意質量比組成的混合物。
3.如權利要求1所述的一種高鈦合金焊絲用鋼的冶煉制備方法，其特征在于采用轉爐或電爐煉鋼，鋼中碳含量在O. 06%-0. 08%范圍，溫度在1630-1680°C出鋼，出鋼過程中在鋼包內加入錳鐵、硅鐵預脫氧和硅、錳合金化，調整硅、錳成分滿足O. 60% ^ Si ^ O. 80%，1.45% ^ Mn ^1. 55%后，加入鋁鐵深脫氧，脫氧劑加入量為控制鋼中鋁含量彡O. 10% ;然后進入精煉工序，精煉爐中加入鋁硅鈣(ASC)復合脫氧劑進行白渣精煉，然后進行真空處理，真空脫氣時間為10-20min，真空度為I毫巴，破真空后進入二次精煉工序，精煉溫度為1580-163(TC，鋼液先進行鈣線處理，充分脫氧，然后加入鈦鐵調整鈦含量，然后加入稀土鐵合金調整稀土含量，當成分符合目標成分后，進行最后軟吹氬處理，軟吹氬的時間為15-30min，溫度在1570_1590°C范圍時吊包后到連鑄工序進行連鑄獲得鑄坯，鑄坯經軋制制成焊絲或焊條。
全文摘要
本發明屬于鋼鐵材料領域，特別涉及到一種高鈦合金焊絲用鋼材料，其特征在于鋼的化學成分按照重量百分比計算0.06%≤C≤0.08%，0.60%≤Si≤0.80%，1.45%≤Mn≤1.55%，0.15%≤Ti≤0.18%，0.010%≤RE≤0.020%，0.010%≤S≤0.020%，P≤0.020%，Al≤0.10%，Cu≤0.10%，余量為Fe；本發明中的稀土RE是指Sc、Ce和Er中的一種或兩種以上按任意質量比組成的混合物。本發明的高鈦合金焊絲用鋼與現有技術生產的高鈦合金焊絲鋼的主要區別在于含有RE組分，可以抑制合金焊絲在連鑄過程中的氧化，克服因鈦氧化進入保護渣導致保護渣變性而引發的連鑄質量問題，并且，焊接時RE元素能控制和減少鈦氧化，并具有細化熔滴，穩定電流，提高焊縫質量的作用。
文檔編號C22C38/16GK103045946SQ20121055990
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者李桂榮, 王宏明, 黃梓汐, 馬卓南 申請人:江蘇大學