CN113106200A - 一种低碳低硅焊接用钢铸坯及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种低碳低硅焊接用钢铸坯及其制备方法和应用。本发明提供了一种低碳低硅焊接用钢铸坯的制备方法，本发明通过降低转炉冶炼终点温度降低了钢水中游离氧的含量；在脱氧合金化过程中通过添加第一渣料，形成钢包顶渣，减少了合金化轻脱氧钢水与空气的接触面积，从而减少合金化轻脱氧钢水的吸氧量；通过在精炼过程中进行扩散脱氧，降低粗炼钢水中游离氧和化合态氧的含量。因此，本发明在不大量使用铝进行脱氧的情况下，实现了低碳低硅焊接用钢铸坯中全氧含量的降低。采用本发明提供的方法生产的低碳低硅焊接用钢，拉拔断丝率低，焊接质量高。

Description

一种低碳低硅焊接用钢铸坯及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种低碳低硅焊接用钢铸坯及其制备方法和应用。
背景技术
焊条是一种应用比较广泛的焊接材料，常用于金属结构、机械零件的焊接。焊接用钢盘条经拉拔后制作不同规格的焊条钢芯。焊条用焊接用钢为低碳低硅钢种，盘条的质量直接影响着成品焊条的质量。盘条含氧量高，焊接件焊缝处会存在气孔，影响焊接效果。
现有的降低低碳低硅钢中含氧量的方法主要是通过增加钢水中Al％含量来降低钢水氧含量。炉后有限的吹氩处理时间导致钢水中Al2O3夹杂物含量增多，使盘条拉拔过程中断丝率增加，影响拔丝生产顺行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低碳低硅焊接用钢铸坯及其制备方法和应用，采用本发明提供的方法生产的低碳低硅焊接用钢，Al％、全氧含量低、拉拔断丝率低，焊接质量高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低碳低硅焊接用钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：
将铁水和废钢进行转炉冶炼，得到转炉冶炼终点钢水；所述转炉冶炼的终点温度为1585～1620℃；
将所述转炉冶炼终点钢水在出钢过程中加入硅铝钡钙、中碳锰铁和第一渣料进行脱氧合金化，得到合金化轻脱氧钢水；
将所述合金化轻脱氧钢水进行吹氩站调氧，得到粗炼钢水；
将所述粗炼钢水进行LF精炼，得到精炼钢水；所述LF精炼为将所述粗炼钢水、第二渣料和扩散脱氧剂处理，所述扩散脱氧剂包括碳化硅和硅铁粉；
将精炼钢水进行浇铸，得到所述低碳低硅焊接用钢铸坯。
优选的，所述第一渣料和第二渣料独立的为萤石和白灰；
所述第一渣料中萤石和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.6～1：1000，白灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为2～3：1000；
所述第二渣料中萤石和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.5～1.5：1000，白灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.5～3.5:1000。
优选的，所述扩散脱氧剂中碳化硅和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.4～0.7：1000；所述扩散脱氧剂中硅铁粉和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.2～0.4：1000。
优选的，将所述粗炼钢水、第二渣料和脱氧剂处理包括以下步骤：
将所述粗炼钢水转移至LF精炼位，进行LF精炼；
LF精炼2～4min后加入第二渣料进行成渣；
所述成渣后依次向精炼炉中加入碳化硅和硅铁粉。
优选的，所述吹氩站调氧包括以下步骤：
向所述合金化轻脱氧钢水中吹氩后检测氧含量，根据氧含量检测结果喂加铝线；
所述铝线的长度根据式1计算得到：
Figure BDA0003023702130000021
优选的，所述LF精炼前还包括：在所述粗炼钢水中配加热渣，所述热渣和转炉冶炼终点钢水的质量比为2～3:1000。
优选的，在进行转炉冶炼中还包括：将铁水和造渣料处理；所述造渣料包括石灰和轻烧白云石，所述石灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为35～55：1000，所述轻烧白云石和转炉冶炼终点钢水的质量比为15～20：1000。
优选的，所述硅铝钡钙中硅、铝、钡和钙的质量比为40～43：7.5～9：13～16.5：7.5～9，所述中碳锰铁中的碳、锰和铁的质量比为1～1.5：75～77：17～20；
所述转炉冶炼终点钢水、硅铝钡钙和中碳锰铁的质量比为80000～85000：80～120：170～220。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯，包括如下质量百分含量的化学成分：
Figure BDA0003023702130000031
所述低碳低硅焊接用钢铸坯的全氧量为40～45ppm。
本发明还提供了上述技术方案所述低碳低硅钢在焊条钢芯中的应用。
本发明提供了一种低碳低硅焊接用钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：将铁水和废钢进行转炉冶炼，得到转炉冶炼终点钢水；所述转炉冶炼的终点温度为1585～1620℃；将所述转炉冶炼终点钢水在出钢过程中加入硅铝钡钙、中碳锰铁和第一渣料进行脱氧合金化，得到合金化轻脱氧钢水；将所述合金化轻脱氧钢水进行吹氩站调氧，得到粗炼钢水；将所述粗炼钢水进行LF精炼，得到精炼钢水；所述LF精炼为将所述粗炼钢水、第二渣料和扩散脱氧剂处理，所述扩散脱氧剂包括碳化硅和硅铁粉；将精炼钢水进行浇铸，得到所述低碳低硅焊接用钢铸坯。本发明通过降低转炉冶炼终点温度降低了钢水中游离氧的含量；本发明在脱氧合金化过程中通过添加第一渣料，形成钢包顶渣，减少了合金化轻脱氧钢水与空气的接触面积，从而减少合金化轻脱氧钢水的吸氧量；本发明通过在精炼过程中进行扩散脱氧，降低粗炼钢水中游离氧和化合态氧的含量。因此，本发明在不大量使用铝进行脱氧的情况下，降低了低碳低硅焊接用钢铸坯中氧的含量。采用本发明提供的方法生产的低碳低硅焊接用钢铸坯用于制备焊条钢芯时，拉拔断丝率低、焊接质量高。
具体实施方式
本发明提供了一种低碳低硅焊接用钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：
将铁水和废钢进行转炉冶炼，得到转炉冶炼终点钢水；所述转炉冶炼的终点温度为1585～1620℃；
将所述转炉冶炼终点钢水在出钢过程中加入硅铝钡钙、中碳锰铁和第一渣料进行脱氧合金化，得到合金化轻脱氧钢水；
将所述合金化轻脱氧钢水进行吹氩站调氧，得到粗炼钢水；
将所述粗炼钢水进行LF精炼，得到精炼钢水；所述LF精炼为将所述粗炼钢水、第二渣料和扩散脱氧剂处理，所述扩散脱氧剂包括碳化硅和硅铁粉；
将精炼钢水进行浇铸，得到所述低碳低硅焊接用钢铸坯。
本发明将铁水和废钢进行转炉冶炼，得到转炉冶炼终点钢水；所述转炉冶炼的终点温度为1585～1620℃。在本发明中，所述转炉冶炼优选采用顶、底复吹的供氧方式，优选采用自动控制系统控制氧气的通入量，本发明对所述氧气的通入量无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的工艺即可。在本发明中，所述转炉熔炼的时间优选为12～16min，更优选为14～15min。
本发明在进行转炉冶炼中还包括：向转炉中添加造渣料。在本发明中，所述造渣料优选包括石灰和轻烧白云石，所述石灰加入量和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为35～55:1000；所述轻烧白云石加入量和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为15～20:1000。所述造渣料的加入时机优选包括以下步骤：
供氧2～4min时将造渣料总质量的2/3通过高位料仓加入转炉内；
供氧8～10min时将剩余的造渣料通过高位料仓加入转炉内。
在本发明中，所述转炉冶炼终点时，转炉冶炼终点钢水中磷的质量百分含量优选为0.015％以下，更优选为0.01～0.015％；硫的质量百分含量优选为0.035％以下，更优选为0.020～0.030％。在本发明中，所述转炉冶炼的终渣碱度优选为3.0～4.0，更优选为3.2～3.8；所述转炉冶炼的终点温度为1585～1620℃，更优选为1590～1600℃。
得到转炉冶炼终点钢水后，本发明将所述转炉冶炼终点钢水在出钢过程中加入硅铝钡钙、中碳锰铁和第一渣料处理进行脱氧合金化，得到合金化轻脱氧钢水。在本发明中，所述硅铝钡钙中硅、铝、钡和钙的质量比优选为40～43：7.5～9：13～16.5：7.5～9，更优选为41～42：8～8.5：15～16：8～8.5，所述中碳锰铁中碳、锰和铁的质量比优选为1～1.5：75～77：17～20。本发明对所述硅铝钡钙、中碳锰铁的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述转炉冶炼终点钢水、硅铝钡钙和中碳锰铁的质量比优选为80000～85000：80～120：170～250，更优选为82000～85000：90～110：180～240。在本发明中，所述第一渣料优选为萤石和白灰；所述萤石和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为0.6～1.0：1000，更优选为0.75～0.80：1000；白灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为优选为2～3：1000，更优选为2.4～2.45:1000。
本发明对脱氧合金化的工艺无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述脱氧合金化优选在钢包中进行。在本发明中，所述硅铝钡钙、中碳锰铁和第一渣料的的加入优选包括以下步骤：
在转炉冶炼终点钢水出钢过程中添加硅铝钡钙和中碳锰铁，得到初级处理转炉冶炼终点钢水；
向所述初级处理转炉冶炼终点钢水中添加第一渣料。
在本发明中，所述出钢时间优选为3min，优选在出钢30s后添加硅铝钡钙和中碳锰铁，添加硅铝钡钙和中碳锰铁完成后30s添加第一渣料。在本发明中，所述第一渣料能够在钢包中形成顶渣，减少合金化轻脱氧钢水与空气接触面积，从而减少吸氧量；同时所述第一渣料能够吸附合金化轻脱氧钢水中的部分硫，进一步提高合金化轻脱氧钢水的纯度。
本发明在出钢过程中优选利用挡渣锥进行挡渣，以减少下渣量。
得到合金化轻脱氧钢水后，本发明将所述合金化轻脱氧钢水进行吹氩站调氧，得到粗炼钢水。在本发明中，所述吹氩站调氧优选包括以下步骤：
向合金化轻脱氧钢水中吹氩后检测游离氧含量，根据氧含量检测结果喂加铝线；
所述铝线的长度根据式1计算得到：
Figure BDA0003023702130000051
在本发明中，所述铝线的直径优选为12～14mm，更优选为13mm。在本发明中，所述喂加铝线的喂线速率优选为3～5m/s，更优选为4m/s。
在本发明中，所述吹氩的氩气流速优选为80～95Nm3/h，更优选为85～90Nm3/h；时间优选为1.5～2.5min，更优选为1.8～2.3min。本发明喂加铝线后钢水中含氧量优选为50ppm以下。
得到粗炼钢水后，本发明将所述粗炼钢水进行LF精炼，得到精炼钢水；所述LF精炼为将所述粗炼钢水、第二渣料和扩散脱氧剂处理，所述扩散脱氧剂包括碳化硅和硅铁粉。本发明在进行LF精炼前还优选包括：配加热渣。在本发明中，所述热渣优选为上一炉浇铸后的钢包剩余的炉渣。在本发明中，所述热渣和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为2～3.5:1000，更优选为2.5～3.0:1000。本发明在LF精炼前配加热渣能够有效提高成渣速度，利于扩散脱氧的进行。
本发明将吹氩站粗炼钢水转移至LF精炼位后优选包括：进行破壳后测量钢水的温度。本发明优选根据测量得到的温度确定精炼的时间。在本发明中，所述LF精炼优选包括第一精炼和第二精炼。
在本发明中，将所述粗炼钢水、第二渣料和脱氧剂处理优选包括以下步骤：
将所述粗炼钢水转移至精炼位进行LF精炼；
LF炉送电2～4min后加入第二渣料进行成渣；
所述成渣后依次向钢包中加入碳化硅和硅铁粉。
本发明在LF精炼2～4min后加入第二渣料进行成渣。在本发明中，所述扩散脱氧优选在第一精炼过程中进行。在本发明中，所述第一精炼时间＝(1590℃-测量温度)/5℃/min在本发明中，所述第二渣料优选为萤石和白灰；所述第二渣料中萤石和钢水的质量比优选为0.5～1.5：1000，更优选为1～1.2:1000；白灰和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为0.5～3.5:1000，更优选为2～2.5:1000。在本发明中，所述成渣优选在氩气搅拌的条件下进行，所述氩气搅拌通入速率优选为80～90Nm3/h，更优选为82～85Nm3/h。在本发明中，所述精炼后得到的精炼渣碱度优选为1.7～2.2，更优选为1.8～2.0。
成渣后依次向钢包中加入碳化硅和硅铁粉。在本发明中，成渣后先加入碳化硅，使成渣后产物均匀发泡后再加入硅铁粉。在本发明中，所述硅铁粉的粒径优选为≤3mm，更优选为≤2mm。在本发明中，所述碳化硅和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为0.4～0.7:1000，更优选为0.45～0.6:1000；所述硅铁粉和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为0.2～0.4:1000，更优选为0.25～0.35:1000。
在本发明中，成渣后形成熔渣，钢包中钢水中含有的游离氧和/或含氧化合物向熔渣中扩散，使熔渣中含氧量(游离氧和/或含氧化合物)增多达到扩散平衡；加入脱氧剂后将熔渣中的游离氧或含氧化合物被还原，降低熔渣中的氧含量，钢包中钢水中含有的游离氧和/或含氧化合物继续向熔渣中扩散保持扩散平衡，从而实现扩散脱氧。在本发明中，所述熔渣中含氧化合物的质量百分含量优选为1～2％，在本发明中，所述含氧化合物优选包括氧化亚铁。
在本发明中，所述第一精炼结束后优选分别对第一精炼的钢水和熔渣进行取样、测温，根据钢水的温度确定第二精炼的时间，具体为第二精炼时间等于1610℃减去钢水温度后除以6℃/min；根据熔渣的颜色判断脱氧情况，根据脱氧情况确定第二精炼过程中是否继续添加脱氧剂，具体为：当炉渣发黄，钢水中硅含量大于0.03wt％，第二精炼时不添加脱氧剂，优选进行缓慢升温，减少钢水中硅的烧损；所述升温速率优选为5～8℃/min，更优选为6～8℃/min；当炉渣颜色发黑，钢水中硅含量为0.03wt％以下，第二精炼过程中添加脱氧剂，优选在第二精炼开始2～5min后添加脱氧剂，所述脱氧剂中碳化硅和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为0.4～0.65：1000，更优选为0.55～60：1000；所述脱氧剂中硅铁粉和转炉冶炼终点钢水的质量比优选为0.22～0.32：1000，更优选为0.25～0.30：1000。
在本发明中，所述第二精炼后钢水的温度优选为1600～1630℃，更优选为1610～1620℃；总含氧量为40ppm以下。
在本发明中，所述LF精炼还优选包括对第二精炼后的钢水进行氩气软吹，得到精炼钢水。在本发明中，所述氩气软吹用氩气的通入压力优选为0.38～0.42MPa，更优选为0.4MPa；所述氩气软吹的时间优选为5～10min，更优选为6～8min。
得到精炼钢水后，本发明将精炼钢水进行浇铸，得到所述低碳低硅焊接用钢铸坯。在本发明中，所述精炼钢水的温度优选为1585～1595℃，更优选为1586～1590℃。本发明对所述浇铸无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的工艺即可。在本发明中，进行浇铸之前优选包括：上大包套管，所述大包套管碗部优选带有氩封环，所述氩封环中氩气压力控制在0.08～0.12Mpa，更优选为0.1MPa。在本发明中，所述大包套管插入深度优选≥200mm，更优选为220～250mm；浸入式水口的插入深度优选为80～110mm，更优选为85～90mm。
在本发明中，所述浇铸工艺增氧量不大于5ppm。在本发明中，所述浇铸优选采用结晶器电磁搅拌控制模式，以减少铸坯凝固过程的柱状晶比例，提高等轴晶区比例。在本发明中，所述浇铸的二冷段采用气雾冷却，中包温度优选为1545～1561℃，更优选为1552～1553℃；拉速优选为2.0～2.4m/min，更优选为2.2～2.3m/min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯，包括如下质量百分含量的化学成分：
Figure BDA0003023702130000081
所述低碳低硅焊接用钢铸坯的全氧量为40～45ppm。
在本发明中，以质量百分含量计，所述低碳低硅焊接用钢铸坯包括0.040～0.080％C，优选为0.05～0.06％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述低碳低硅焊接用钢铸坯包括0.010～0.030％Si，优选为0.02～0.26％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述低碳低硅焊接用钢铸坯包括0.40～0.50％Mn，优选为0.44～0.45％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述低碳低硅焊接用钢铸坯包括0.007～0.009％Al优选为0.0075～0.0080％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述低碳低硅焊接用钢铸还包括余量的铁和不可避免的杂质。在本发明中，所述低碳低硅焊接用钢铸坯中硫的质量百分含量为0～0.025％，优选为0.015～0.017％；所述低碳低硅焊接用钢铸坯中磷的质量百分含量为0～0.025％，优选为0.015～0.02％。
在本发明中，所述低碳低硅焊接用钢铸坯中全氧含量为40～45ppm，优选为43ppm。
本发明还提供了上述技术方案所述低碳低硅焊接用钢铸坯在焊条钢芯中的应用。在本发明中，所述应用优选为将所述低碳低硅焊接用钢铸坯作为焊条的钢芯，本发明对所述焊条的制备方法无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
转炉冶炼：将铁水和废钢进行转炉冶炼，采用自动控制系统的顶、底复吹的供氧方式供氧，转炉出钢84吨。冶炼过程中供氧3min添加1960kg石灰和840kg轻烧白云石，供氧8min添加980kg石灰和420kg轻烧白云石，熔炼14min得到转炉冶炼终点钢水；转炉冶炼终点终渣碱度为3.2，转炉冶炼终点钢水的温度为1600℃时，转炉冶炼终点钢水中C的质量百分含量为0.040％、S的质量百分含量为0.030％、P的质量百分含量为0.010％；
脱氧合金化：在转炉冶炼终点钢水出钢30s后添加100kg硅铝钡钙(硅、铝、钡和钙的质量比为41：8：16：8.2)和170kg中碳锰铁(碳、锰和铁的质量比为1.3：76：18)，添加硅铝钡钙和中碳锰铁后30s加入50kg萤石、200kg白灰，进行脱氧合金化；脱氧合金化后采用挡渣锥挡渣出钢、并快速抬炉，得到合金化轻脱氧钢水；
吹氩站调氧：向合金化轻脱氧钢水中以88Nm3/h速率吹氩气3min后检测钢水中含氧量为80ppm，按照4m/s的速率喂加直径为12.5mm，长度为20m的铝线，得到粗炼钢水；
LF精炼：将吹氩站调氧后粗炼钢水中添加200kg热渣后转移至LF精炼位中，进行破壳后测量LF精炼位中钢水的温度为1545℃，确定第一精炼的时间为9min，第一精炼3min后，添加280kg白灰和75kg萤石在氩气通入速率为83Nm3/h的条件下进行成渣；成渣结束后依次添加40kg碳化硅和20kg硅铁粉(粒径为3mm)进行扩散脱氧；第一精炼后取钢水样检测温度为1580℃，确定第二精炼的时间为5min；以质量百分含量计，钢水成分为碳0.05％、硅0.023％、锰0.42％、磷0.012％、硫0.020％；取炉渣观察为黄白颜色；第二精炼5min后测温钢水温度为1610℃，第二精炼后检测钢水中成分为碳0.05％、硅0.025％、锰0.45％、磷0.012％、硫0.015％；向第二精炼后的钢水中吹氩(氩气压力为0.40MPa)7min，检测钢水中全氧含量为35ppm、温度为1585℃、精炼渣碱度为1.8，得到精炼钢水；
浇铸：精炼钢水上钢浇铸，先在钢包上上大包套管，大包套管碗部带有氩封环，氩气压力控制在0.1Mpa，大包套管插入深度220mm，浸入式水口插入深度85mm，开始浇铸后中包温度为1553℃，拉速2.20m/min。
实施例2
转炉冶炼：将铁水和废钢进行转炉冶炼，采用自动控制系统的顶、底复吹的供氧方式供氧，转炉出钢84吨。供氧2min添加2520kg石灰和1008kg轻烧白云石，供氧9min添加1260kg石灰和504kg轻烧白云石，熔炼13min，得到转炉冶炼终点钢水；转炉冶炼终点终渣碱度为3.5，转炉冶炼终点钢水的温度为1590℃时，转炉冶炼终点钢水中C的质量百分含量为0.05％、S的质量百分含量为0.035％、P的质量百分含量为0.018％；
脱氧合金化：在转炉冶炼终点钢水出钢30s后添加100kg硅铝钡钙(硅、铝、钡和钙的质量比为41：8.2：15.5：8.5)和200kg中碳锰铁(碳、锰和铁的质量比为1.3：76：18)，添加硅铝钡钙和中碳锰铁后30s加入50kg萤石、200kg白灰，进行脱氧合金化；脱氧合金化后采用挡渣锥挡渣出钢、并快速抬炉，得到合金化轻脱氧钢水；
吹氩站调氧：向合金化轻脱氧钢水中以85Nm3/h速率吹氩气2.5min后检测钢水中含氧量为90ppm，按照4m/s的速率喂加直径为12.5长度为27m的铝线，得到粗炼钢水；
LF精炼：将吹氩站调氧后粗炼钢水中添加200kg热渣后转移至LF精炼炉中，进行破壳后测量LF精炼位中钢水的温度为1535℃，确定第一精炼的时间为11min，第一精炼3min后添加250kg白灰和110kg萤石在氩气通入速率为84Nm3/h的条件下进行成渣；成渣结束后依次添加45kg碳化硅和30kg硅铁粉(粒径为3mm)进行扩散脱氧；第一精炼后取钢水样检测温度为1585℃，确定第二精炼的时间为4.2min；以质量百分含量计，钢水成分为碳0.06％、硅0.024％、锰0.44％、磷0.02％、硫0.025％；取炉渣观察为灰黑色；第二精炼，添加20kg硅铁粉(粒径为3mm)，二次精炼的升温速率为5℃/min，送电5min后测量钢水温度为1615℃；以质量百分含量计，第二精炼后检测钢水中成分为碳0.05％、硅0.023％、锰0.45％、磷0.012％、硫0.015％；向第二精炼后的钢水中吹氩(氩气压力为0.40MPa)8min，检测钢水中全氧含量为30ppm、温度为1584℃、精炼渣碱度为2.2，得到精炼钢水；
浇铸：精炼钢水上钢浇铸，先在钢包上上大包套管，大包套管碗部带有氩封环，氩气压力控制在0.1Mpa，大包套管插入深度220mm，浸入式水口插入深度85mm，开始浇铸后中包温度为1555℃，拉速2.3m/min。
实施例3
转炉冶炼：将铁水和废钢进行转炉冶炼，采用自动控制系统的顶、底复吹的供氧方式供氧，转炉出钢84吨。冶炼过程中供氧4min添加3080kg石灰和1120kg轻烧白云石，供氧10min添加1540kg石灰和560kg轻烧白云石，熔炼14min，得到转炉冶炼终点钢水；转炉冶炼终点终渣碱度为3.8，转炉冶炼终点钢水的温度为1585℃时，转炉冶炼终点钢水中C的质量百分含量为0.045％、S的质量百分含量为0.033％、P的质量百分含量为0.015％；
脱氧合金化在转炉冶炼终点钢水出钢30s后添加100kg硅铝钡钙(硅、铝、钡和钙的质量比为42：8.5：16：8)和170kg中碳锰铁(碳、锰和铁的质量比为1.3：75：18)，添加硅铝钡钙和中碳锰铁后30s加入50kg萤石、200kg白灰，进行脱氧合金化；脱氧合金化后采用挡渣锥挡渣出钢、并快速抬炉，得到合金化轻脱氧钢水；
吹氩站调氧：向合金化轻脱氧钢水中以85Nm3/h速率吹氩气2.5min后检测钢水中含氧量为70ppm，按照4m/s的速率喂加直径为12.5mm长度为13m的铝线，得到粗炼钢水；
LF精炼：将吹氩站调氧后粗炼钢水中添加200kg热渣后转移至LF精炼炉中，进行破壳后测量LF精炼位中钢水的温度为1535℃，确定第一精炼的时间为11min，第一精炼3min后添加260kg白灰和75kg萤石在氩气通入速率为88Nm3/h的条件下进行成渣；成渣结束后依次添加45kg碳化硅和30kg硅铁粉(粒径为3mm)进行扩散脱氧；第一精炼后取钢水样检测温度为1590℃，确定第二精炼的时间为3.33min；以质量百分含量计，钢水成分为碳0.05％、硅0.035％、锰0.45％、磷0.015％、硫0.023％；取炉渣观察为黄白色；第二精炼(不添加脱氧剂)的升温速率为5.3℃/min，钢水测温，温度为1614℃；以质量百分含量计，第二精炼后检测钢水中成分为碳0.05％、硅0.05％、锰0.45％、磷0.015％、硫0.023％；向第二精炼后的钢水中吹氩(氩气压力为0.40MPa)8min，检测钢水中全氧含量为35ppm、温度为1585℃、精炼渣碱度为2.0，得到精炼钢水；
浇铸：精炼钢水上钢浇铸，先在钢包上上大包套管，大包套管碗部带有氩封环，氩气压力控制在0.1Mpa，大包套管插入深度220mm，浸入式水口插入深度85mm，开始浇铸后中包温度为1552℃，拉速2.20m/min。
对比例1
KR脱硫：进站铁水硫含量为0.035％，向88000kg铁水加入936kg石灰，100kg萤石，搅拌10分钟铁水扒渣后取样分析，铁水硫含量为0.011％；
转炉冶炼：向脱硫铁水中加入4400kg石灰、1408kg轻烧白云石，终渣碱度为3.8，终点铁水温度为1650℃，以质量百分含量计，C为0.050％、S为0.011％、P为0.018％；
脱氧合金化：将铁水转移至钢包中依次加入60kg铝块、300kg铝锰铁、180kg中碳锰铁，50kg萤石，底吹气量以合金不结坨为宜，采用挡渣锥挡渣出钢、并快速抬炉。
吹氩站调氧：吹氩2min后测定钢水中游离氧含量为145ppm，按照3.5m/s的速率喂加直径为12.5mm长度为70m铝线(按照:(含氧测定值-40ppm)/1.5公式计算喂加铝线的长度)；使用光谱分析测定钢水成分，以质量百分含量计，碳为0.05％、硅为0.020％、锰为0.43％、磷为0.019％、硫为0.012％；吹氩时间6min后，再次测定钢水中游离氧含量，钢水氧含量为45ppm，继续吹氩3min，检测钢水中全氧含量为44ppm、温度为1588℃。
浇铸：钢包到位后，先上大包套管再开浇，大包套管碗部带有氩封环，氩气压力控制在0.1Mpa，大包套管插入深度220mm，浸入式水口插入深度85mm，开始浇铸后中包温度1550℃，拉速2.30m/min。
按照GB/T 20066取样，按照GB/T 4336检测实施例1～3和对比例1制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯中有效成分和全氧含量，且结果列于表1中。表1实施例1～3和对比例1制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯中成分含量和全氧含量
Figure BDA0003023702130000131
将实施例1～3和对比例1制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯制备成6.5mm规格的低碳低硅焊接用钢盘条，将所述低碳低硅焊接用钢盘条经机械除磷、拉拔制成直径2.0mm/2.2mm焊条芯，将所述焊条芯制成的成焊条。按照GB/T 25776-2010焊接材料焊接工艺性能评定方法；GB/T 3323-2005金属熔化焊焊接接头射线照相检测所述焊条的焊接性能和拉拔性能，其结果列于表2中。
表2焊条的拉拔性能、焊接性能测试结果
Figure BDA0003023702130000132
由表1和表2中的数据可知，按照本发明制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯中Al％含量少，全氧含量较低，材质纯净度高，轧材拉拔断丝率低，焊缝质量高。本发明提供的生产方法操作简单、适宜工业化生产。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种低碳低硅焊接用钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：
将铁水和废钢进行转炉冶炼，得到转炉冶炼终点钢水；所述转炉冶炼的终点温度为1585～1620℃；
将所述转炉冶炼终点钢水在出钢过程中加入硅铝钡钙、中碳锰铁和第一渣料进行脱氧合金化，得到合金化轻脱氧钢水；
将所述合金化轻脱氧钢水进行吹氩站调氧，得到粗炼钢水；
将所述粗炼钢水进行LF精炼，得到精炼钢水；所述LF精炼为将所述粗炼钢水、第二渣料和扩散脱氧剂处理，所述扩散脱氧剂包括碳化硅和硅铁粉；
将精炼钢水进行浇铸，得到所述低碳低硅焊接用钢铸坯。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述第一渣料和第二渣料独立的为萤石和白灰；
所述第一渣料中萤石和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.6～1：1000，白灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为2～3：1000；
所述第二渣料中萤石和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.5～1.5：1000，白灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.5～3.5:1000。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述扩散脱氧剂中碳化硅和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.4～0.7：1000；所述扩散脱氧剂中硅铁粉和转炉冶炼终点钢水的质量比为0.2～0.4：1000。
4.根据权利要求1或3所述制备方法，其特征在于，将所述粗炼钢水、第二渣料和脱氧剂处理包括以下步骤：
将所述粗炼钢水转移至LF精炼位，进行LF精炼；
LF精炼2～4min后加入第二渣料进行成渣；
所述成渣后依次向精炼炉中加入碳化硅和硅铁粉。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述吹氩站调氧包括以下步骤：
向所述合金化轻脱氧钢水中吹氩后检测氧含量，根据氧含量检测结果喂加铝线；
所述铝线的长度根据式1计算得到：
Figure FDA0003023702120000021
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述LF精炼前还包括：在所述粗炼钢水中配加热渣，所述热渣和转炉冶炼终点钢水的质量比为2～3:1000。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，在进行转炉冶炼中还包括：将铁水和造渣料处理；所述造渣料包括石灰和轻烧白云石，所述石灰和转炉冶炼终点钢水的质量比为35～55：1000，所述轻烧白云石和转炉冶炼终点钢水的质量比为15～20：1000。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述硅铝钡钙中硅、铝、钡和钙的质量比为40～43：7.5～9：13～16.5：7.5～9，所述中碳锰铁中的碳、锰和铁的质量比为1～1.5：75～77：17～20；
所述转炉冶炼终点钢水、硅铝钡钙和中碳锰铁的质量比为80000～85000：80～120：170～220。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的低碳低硅焊接用钢铸坯，包括如下质量百分含量的化学成分：
Figure FDA0003023702120000022
所述低碳低硅焊接用钢铸坯的全氧量为40～45ppm。
10.权利要求9所述低碳低硅焊接用钢铸坯在焊条钢芯中的应用。
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