本發(fā)明涉及冶金生產(chǎn)，尤其涉及一種高氧低氮焊絲鋼的制備方法。

背景技術：

1、在制備第四代先進核能系統(tǒng)的蒸發(fā)器的過程中，為了保證其安全等級和質(zhì)量要求，需要采用特種焊絲進行焊接，以使焊接后既保證熔覆金屬的性能又要保證焊接工藝過程順利進行。但是這類專用焊接焊絲在國內(nèi)是空白，而且也無法進口，相關的進口或國產(chǎn)替代品也無法滿足焊接工藝要求和熔覆金屬的性能要求。因此，如何得到一種滿足上述第四代先進核能系統(tǒng)的蒸發(fā)器的焊接工藝要求和熔覆金屬性能要求的特種焊絲，填補相關領域的空白，已成為業(yè)內(nèi)諸多一線研究人員亟待解決的問題之一。

2、特種焊絲鋼的主元素如表1所示；從表中可以看出，特種焊絲鋼中含氧量為0.002～0.006％，氮含量≤0.002％，同時殘余元素pb、sn、as、sb、bi、v、nb的含量要求也非常嚴格；即特種焊絲鋼的化學成分要求為高氧、低氮和低雜質(zhì)元素。采用目前現(xiàn)有的冶煉方法，如：普通純鐵為爐料，利用電弧爐、真空感應爐均無法同時滿足高氧、低氮、低雜質(zhì)元素的特殊要求。

3、表1特種焊絲鋼主元素范圍wt％

4、

5、

6、因此，提供一種高氧低氮焊絲鋼的制備方法具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種高氧低氮焊絲鋼的制備方法，本申請制備的焊絲鋼可滿足高氧含量和低氮含量的要求。

2、有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N高氧低氮焊絲鋼的制備方法，包括以下步驟：

3、s1)將鋼鐵原料和石墨碳塊混合后進行電弧爐熔煉，出鋼條件：鋼終點[c]≥0.05wt％，[p]≤0.002wt％，[n]≤0.0035wt％；

4、將得到的鋼水進行鋼包精煉爐精煉，吊包條件：[s]≤0.005wt％，[n]≤0.005wt％，[c]：0.20～0.70wt％；

5、將得到的鋼水進行氬氧精煉爐熔煉，吊包條件：[n]≤0.003wt％，[c]≤0.03wt％，[s]≤0.002wt％，[o]：0.06～0.10wt％，[al]≤0.01wt％；

6、s2)將步驟s1)得到的鋼水進行澆注，加工后得到高氧純鐵；

7、s3)將所述高氧純鐵、錳原料、硅原料、鉬原料、鉻原料和石墨碳塊混合后進行真空感應爐熔煉；

8、s4)將步驟s3)得到的鋼水進行碳脫氧工藝，其中，[c]：0.02～0.05％，[o]：0.003～0.005％，[n]≤0.0015％；

9、s5)將步驟s4)得到的鋼水進行合金化，再加入石墨碳塊、錳原料、鉬原料、硅原料至符合高氧低氮焊絲鋼的成分，澆注，得到高氧低氮焊絲鋼；

10、所述高氧低氮焊絲鋼的成分包括：cr：2.0～5.0wt％，c：0.05～0.3wt％，si：0.01～0.65wt％，ni≤0.02％，mo：0.5～2.0wt％，mn：0.5～1.0wt％，n≤0.005wt％，p≤0.01wt％，s≤0.01wt％，o：0.001～0.01wt％，al≤0.01wt％，ti≤0.005wt％，cu≤0.05wt％，b≤0.005wt％，v≤0.05wt％，nb≤0.005wt％，co≤0.05wt％，sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，余量為fe。

11、優(yōu)選的，步驟s1)中，所述鋼鐵原料包括鞍鋼純鐵和精選鋼種，所述鞍鋼純鐵的成分包括：p≤0.05wt％，s≤0.003wt％，al≤0.01wt％，sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，c≤0.05wt％，si≤0.01wt％，mn≤0.10wt％，fe余量；所述精選鋼種的成分包括：sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，fe余量；所述鞍鋼純鐵和精選鋼種的質(zhì)量比為(1～15)：1，配碳量為0.2～1.5wt％，以使混合后鋼的成分滿足：p≤0.01wt％，s≤0.005wt％，sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，fe余量。

12、優(yōu)選的，所述電弧爐熔煉的過程中，所述鋼鐵原料全熔后脫磷，氧化脫碳量≥0.40wt％；所述出鋼的溫度為1600～1700℃；在鋼包中加入精煉渣、石灰和白云石，再隨鋼流加入al塊，出鋼后加入增碳劑。

13、優(yōu)選的，所述鋼包精煉爐精煉的過程中，喂入al線100～150m/爐，入罐溫度≥1540℃，氬氣流量20～60nl/min，補加鋼渣友、精煉渣和石灰；吊包溫度為1500～1600℃。

14、優(yōu)選的，所述氬氧精煉爐熔煉的過程中，當真空度≤200torr時開始吹氧，氧氣壓力1～2mpa，氧氣流量500～700m3/h；當真空度降到真空度≤300pa時，停止吹氧；底吹氬氣攪拌10～20nl/min，氬氣攪拌5～10min，破空；造渣加螢石和石灰；抽空化渣，化渣15～20min。

15、優(yōu)選的，步驟s3)中，配碳量為0.02～0.05wt％，開始熔化時真空度≤2pa，熔化功率為400～1000kw。

16、優(yōu)選的，步驟s4)中，所述碳脫氧工藝中，脫碳量≥0.20wt％，所述碳脫氧工藝的溫度≥1600℃，時間≥20min。

17、優(yōu)選的，步驟s4)中，若鋼水中[o]≥0.05wt％，重新計算碳脫氧量再進行碳脫氧，若[o]≤0.003wt％，則按計算量加入高氧純鐵，使鋼中[o]為0.004～0.005wt％。

18、優(yōu)選的，步驟s5)中，所述合金化的開始時機為：充氬氣2000～4000pa，降溫至1550～1570℃；出鋼溫度為1580～1600℃。

19、優(yōu)選的，步驟s5)中，所述澆注充氬氣至3000～4000pa。

20、本申請?zhí)峁┝艘环N高氧低氮焊絲鋼的制備方法，其首先通過電弧爐熔煉、鋼包精煉爐精煉和氬氧精煉爐精煉的冶煉工藝制備了高氧、低雜質(zhì)含量的高氧純鐵，再利用該高氧純鐵和其他原料通過真空感應爐有助于減少氮氣和其他雜質(zhì)的溶解，同時對碳氧反應進行量化控制，使其充分脫氮，氮含量≤0.001wt％，最終制備得到了高氧低氮焊絲鋼。

技術特征：

1.一種高氧低氮焊絲鋼的制備方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1)中，所述鋼鐵原料包括鞍鋼純鐵和精選鋼種，所述鞍鋼純鐵的成分包括：p≤0.05wt％，s≤0.003wt％，al≤0.01wt％，sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，c≤0.05wt％，si≤0.01wt％，mn≤0.10wt％，fe余量；所述精選鋼種的成分包括：sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，fe余量；所述鞍鋼純鐵和精選鋼種的質(zhì)量比為(1～15)：1，配碳量為0.2～1.5wt％，以使混合后鋼的成分滿足：p≤0.01wt％，s≤0.005wt％，sb≤0.005wt％，pb≤0.005wt％，sn≤0.005wt％，bi≤0.005wt％，as≤0.005wt％，fe余量。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述電弧爐熔煉的過程中，所述鋼鐵原料全熔后脫磷，氧化脫碳量≥0.40wt％；所述出鋼的溫度為1600～1700℃；在鋼包中加入精煉渣、石灰和白云石，再隨鋼流加入al塊，出鋼后加入增碳劑。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋼包精煉爐精煉的過程中，喂入al線100～150m/爐，入罐溫度≥1540℃，氬氣流量20～60nl/min，補加鋼渣友、精煉渣和石灰；吊包溫度為1500～1600℃。

5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氬氧精煉爐熔煉的過程中，當真空度≤200torr時開始吹氧，氧氣壓力1～2mpa，氧氣流量500～700m3/h；當真空度降到真空度≤300pa時，停止吹氧；底吹氬氣攪拌10～20nl/min，氬氣攪拌5～10min，破空；造渣加螢石和石灰；抽空化渣，化渣15～20min。

6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3)中，配碳量為0.02～0.05wt％，開始熔化時真空度≤2pa，熔化功率為400～1000kw。

7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4)中，所述碳脫氧工藝中，脫碳量≥0.20wt％，所述碳脫氧工藝的溫度≥1600℃，時間≥20min。

8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4)中，若鋼水中[o]≥0.05wt％，重新計算碳脫氧量再進行碳脫氧，若[o]≤0.003wt％，則按計算量加入高氧純鐵，使鋼中[o]為0.004～0.005wt％。

9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s5)中，所述合金化的開始時機為：充氬氣2000～4000pa，降溫至1550～1570℃；出鋼溫度為1580～1600℃。

10.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s5)中，所述澆注充氬氣至3000～4000pa。

技術總結
本發(fā)明提供了一種高氧低氮焊絲鋼的制備方法，包括以下步驟：S1)將鋼鐵原料和石墨碳塊混合后進行電弧爐熔煉；再進行鋼包精煉爐精煉；然后進行氬氧精煉爐熔煉；S2)將步驟S?1)得到的鋼水進行澆注，加工后得到高氧純鐵；S3)將所述高氧純鐵、鎳原料、鉬原料和石墨碳塊混合后進行真空感應爐熔煉；S4)將步驟S3)得到的鋼水進行碳脫氧工藝；S5)將步驟S4)得到的鋼水進行合金化，澆注，得到高氧低氮焊絲鋼。本發(fā)明提供了一種高氧低氮焊絲鋼的制備方法，其首先通過EBT電弧爐+LF精煉爐+VOD氬氧精煉爐冶煉制備了高氧低雜質(zhì)含量純鐵，再利用真空感應爐碳脫氧工藝，使氮含量降低≤0.001％的水平，拓展了高氧純鐵在新領域的應用。

技術研發(fā)人員：葉文冰,王佳明,舒瑞
受保護的技術使用者：攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10